مقدمه MRO

با نگاهی سطحی در معماری اویونیک هواپیماهای مدرن و امروزی می‌توان دریافت که سیستم‌های الکترونیکی آن‌ها تفاوت بسیار زیادی با تجهیزات به کار رفته در هواپیماهای نسل‌های گذشته دارند. دیجیتالی شدن سیستم‌های اویونیک باعث شده است شاهد تجهیزاتی کوچک‌تر، سبک‌تر، کم مصرف‌تر و با معماری نرم‌افزاری بیشتری باشیم. اما این تغییرات چگونه بر تجارت تعمیر و نگهداری هواپیماها (MRO) تاثیرگذار بوده است؟

تجارت آزمایش، عیب‌یابی و تعمیر تجهیزات اویونیک در حال تجربه تغییراتی عمیق اما تدریجی است که به موجب رویکرد دیجیتالی شدن سیستم‌ها ایجاد شده است. تقاضا برای افزایش سفرهای هوایی، لزوم کاهش هزینه‌های شرکت‌های هواپیمایی، مسائل زیست محیطی و روند گسترش فناوری‌های نوظهور در زندگی روزمره انسان‌ها از جمله مهم‌ترین دلایلی است که صنعت هوایی را به سمت استفاده هرچه بیشتر از فناوری‌های دیجیتالی می‌کند. روند طراحی و توسعه سیستم‌های جدید اویونیک توسط شرکت‌های بزرگ تولید کننده قطعات اصلی هواپیما، نشان می‌دهد این تغییرات طی 10 سال گذشته شتاب بیشتری گرفته است.

چالشی به نام تلفیق سیستم‌های اویونیک

از سیستم‌های هدایت پرواز و ناوبری در هواپیماها گرفته تا تجهیزات ارتباطی در برج‌های مراقبت پرواز فرودگاه‌ها، همه به تجهیزات الکترونیک دیجیتال مجهز شده‌اند. همانطور که گفته شد معماری جدید اویونیک باعث شده است تا با استفاده از رویکرد نرم‌افزاری و تلفیق و اجرای سامانه‌های مختلف روی سخت‌افزارهای مشترک، حجم، وزن و توان مصرفی مجموعه سیستم‌های اویونیک را کاهش داد، اما این تغییرات به بهای پیچیدگی بیشتر یک سخت‌افزار اویونیک تمام می‌شود.

بنابراین می‌توان گفت هرچند مسیر حرکت تغییرات در معماری اویونیک به سمت نیاز‌های صنعت هوایی (اندازه، وزن و مصرف توان کم) است، اما نتیجه آن باعث می‌شود تا فرایند آزمایش، عیب‌یابی و تعمیر سخت‌افزارهای اویونیک پیچیده‌ و سخت‌تر شود. مشکل بعدی مسئله جایگاه هر کدام از این سخت‌افزارها در معماری شبکه توزیع‌شده اویونیک هواپیماهای مدرن است. به عبارتی باید دقت کرد که هر کدام از این سخت‌افزارها در کنار وظایف انفرادی خود، بیش از گذشته با سایر سیستم‌ها در ارتباط هستند و بنابراین فرایند آزمایش باید از جنبه ارتباطات بیرونی تجهیز نیز ادامه پیدا کند.

تجهیزات اویونیک مبتنی بر نرم‌افزار

یکی دیگر از چالش‌های پیش روی تجارت MRO، مسئله نرم‌افزاری شدن بسیاری از توابع و سامانه‌های اویونیک است. تجهیزات الکترونیکی جدید هواپیما نسبت به نسل‌های گذشته خود کمتر به بورد‌های مدارچاپی (PCB) و بیشتر به مدارهای مجتمع متشکل از تراشه‌های سیلیکونی متکی هستند. بیشتر این مدارهای مجتمع دارای نرم‌افزار داخلی مختص خود هستند که عملکرد و کنترل آن‌ها را فراهم می‌کند. بنابراین آزمایش این تراشه‌ها و مدیریت ارتقاء نرم‌افزار آن‌ها به بخش بسیار مهمی از فرایند آزمایش و تعمیر سیستم‌های اویونیک امروزی تبدیل شده است.

هرچند این مسئله نرم‌افزاری شدن سیستم‌های اویونیک، فرایند MRO را هر چه بیشتر به شرکت‌ سازنده تراشه یا نرم‌افزار وابسته می‌کند، اما باید اشاره کرد که فقدان بسیاری از تجهیزات مکانیکی و الکترومکانیکی در سیستم‌های اویونیک امروزی، نیاز به تنظیمات پیچیده را از بین برده است و بخش زیادی از تنظیمات و فعالیت‌هایی مانند کالیبراسیون با نرم‌افزار و اغلب بدون نیاز به سخت‌افزار یا تجهیزات آزمایشی اضافی انجام می‌شوند.

ظهور تراشه‌های مدار مجتمع و قطعات الکترونیکی حالت جامد باعث شده است تقریباً تعمیرات و بازدیدهای میدانی از بیشتر سیستم‌های اویونیک حذف شود. بیشتر مراکز تعمیر و نگهداری سیستم‌های اویونیک مجهز به پرسنل و تجهیزات مناسب برای انجام تعمیرات در سطح قطعه نیستند و در بسیاری از موارد تعمیر سیستم اویونیک به مراکز پیشرفته یا نمایندگی‌های شرکت تولید کننده آن ارجاع داده می‌شود. همچنین در بیشتر موارد، الزامات بازگشت به سرویس یک سیستم اویونیک، نیازمند استفاده از تجهیزات و نرم‌افزارهای تست خودکار بسیار تخصصی و پیچیده است.

رویکرد نرم‌افزاری تجهیزات اویونیک و تلفیق چندین سامانه روی یک کارت باعث می‌شود تا فرایند آزمایش تنها توسط تجهیزات تست خودکار (ATE) امکان‌پذیر باشد. این بدان معناست که گاهی اوقات صرف وقت و هزینه برای آزمایش، عیب‌یابی و تعمیر یک کارت، مقرون به صرفه نبوده و تعویض کامل کارت، راهکار مناسب‌تری به نظر رسد. به نظر بسیاری از کارشناسان حوزه اویونیک و MRO، این راهکار احتمالا در آینده رایج‌تر خواهد شد، چراکه ادامه روند دیجیتالی شدن و کوچک‌سازی تجهیزات از یک سو و مفاهیم «سیستم‌های نرم‌افزاری» و «سیستم روی یک تراشه» از سوی دیگر، آزمایش و عیب‌یابی و تعمیر کارت‌های سخت‌افزاری را پر هزینه خواهد کرد.

شکل 1- برد VPX3-150 ساخت شرکت کورتیس رایت مجهز به پردازنده چند هسته‌ای و امکان اجرای همزمان چند برنامه اویونیک با سطوح مختلف تضمین ایمنی

چالش دیگر ماهیت دیجیتالی شدن سیستم‌ها، ارتباط تنگاتنگ بین کارت‌های سخت‌افزاری اویونیک است. وابستگی زیاد بین داده‌ها و حتی منابع سخت‌افزاری مشترک مانند منبع تغذیه، باعث می‌شود فرایند بازگشت به سرویس یک کارت تعمیر شده بسیار سخت‌گیرانه باشد. به عبارتی عملکرد صحیح یک کارت بعد از تعمیر باید با درصد بسیار بالایی تضمین شود تا پس از نصب روی هواپیما تداخلی بین سایر سیستم‌های اویونیک ایجاد نشود.

استفاده از قطعات رایج در بازار

با توجه به رقابت زیاد بین سازندگان قطعات اصلی هواپیما، آن‌ها سعی دارند محصولاتی با کیفیت بالاتر و قیمت پایین به مشتری‌های خود عرضه کنند. این روند باعث شده است تا شرکت‌های سازنده تجهیزات اویونیک به استفاده از تراشه‌های استاندارد که بخشی از زنجیره تامین عمومی جهانی هستند روی آورند. بسیاری از این قطعات نه تنها از سوی کارخانه‌های صنایع هوایی، بلکه سالیان زیادی از سوی دیگر صنایع مانند خودروسازی و انرژی مورد استفاده قرار گرفته و عملکرد مطمئن آن‌ها اثبات شده است. در مقایسه با ساخت تراشه‌های اختصاصی برای هر محصول، این رویکرد باعث می‌شود علاوه بر کاهش هزینه‌های تولید، امکان خرابی بورد‌ها نیز کاهش یابد.

تجهیزات تست خودکار

هرچه تجهیزات اویونیک به سمت نرم‌افزاری شدن پیش رود، تجهیزات میز آزمایش اویونیک نیز خودکارتر و کنترل‌شده‌تر خواهند بود. امروزه بسیاری از شرکت‌های تولیدکننده اویونیک مانند راکول‌کالینز و گارمین، سیستم‌های آزمایش اختصاصی ارائه می‌دهند که مشابه تجهیزاتی است که از آن‌ها هنگام تولید سیستم جدید خود برای کنترل کیفیت و عملکرد استفاده کرده‌اند. در کنار این سیستم‌های آزمایش، برخی از شرکت‌ها مانند Spherea (قبلا زیرمجموعه ایرباس بوده است) اقدام به تولید تجهیزات تست خودکار غیر انحصاری همچون ATEC 5000، ATEC 6 و ATEC 7 کرده‌اند.

شکل 2- میز آزمایش ATEC 6 ساخت شرکت Spherea که قابلیت انجام تست خودکار روی بیش از 4000 سیستم اویونیک بکار رفته روی هواپیماهای مختلف همچون بوئینگ، ایرباس و ATR را دارد.

هر چند یک میز آزمایشگاهی ATEC قادر به انجام تست‌ برای هزاران سیستم اویونیک امروزی است، باید یادآور شد برای اجرای فرایند تست روی یک تجهیز به خصوص اویونیک، کاربر به رابط‌های خاص که patch نامیده‌ می‌شوند، نیاز دارد. با این حال، استفاده از چنین میزهای آزمایشی همراه با رابط‌های مختلف کاملا مقرون به صرفه بوده و بسیاری از شرکت‌های بزرگ ارائه دهنده خدمات MRO برای تجهیزات اویونیک همچون لوفتانزا تکنیک و شرکت دلتا، از آن‌ها بهره می‌برند.

تعمیرات پیش‌بینی شده

با وجود چالش‌های مختلفی که روند دیجیتالی شدن سیستم‌های اویونیک پیش روی مراکز تعمیر و نگهداری هواپیما قرار داده است، استفاده از فناوری‌های نو ظهور فرصت‌های خوبی برای این تجارت پر سود ایجاد می‌کند. مفاهیم جدید مانند «تعمیرونگهداری پیشگویانه» و «تعمیر روی بال» به شرکت‌ها اجازه می‌دهد تا با استفاده از هوش مصنوعی و نصب حسگرهای مختلف روی موتور، بدنه و سیستم‌های اویونیک هواپیما، بصورت بلادرنگ و حین پرواز وضعیت سلامت هر بخش هواپیما را مرور کرده و در صورت لزوم هشدارهایی برای انجام عملیات‌های تعمیر و نگهداری، پیش از بروز یک خرابی و سانحه ارائه دهند. شرکت خدمات MRO می‌تواند علاوه بر کسب درآمد با ارائه این سرویس‌ها به ایرلاین‌ها، پیش‌بینی‌های لازم برای انجام یک تعمیر قبل از بروز آن را انجام داده و فرایند تعمیر تا بازگشت به سرویس تجهیرات اویونیک را کاهش دهد.

شکل 3- پلتفرم Forge شرکت هانی‌ول که برای مدیریت بلادرنگ پروازها و نظارت بر سلامت سیستم‌های هواپیما مورد استفاده قرار می‌گیرد.

وضعیت بازار فعلی

به گفته مسئولین شرکت گارمین، در حال حاضر مشتری‌های بخش MRO بیشتر با هدف ارتقاء نرم‌افزار یا تغییرات پیکربندی سیستم‌های خود به این شرکت مراجعه می‌کنند. با این حال همچنان فعالیت‌های زیادی برای مراکز ارائه خدمات MRO در سیستم‌های اویونیک ناوگان‌های قدیمی مانند بوئینگ 737 و ایرباس‌های 320 و بسیاری از هواپیماهای سبک همچون سسنا وجود دارد.

در حال حاضر ناوگان هوایی بسیاری از ایرلاین‌ها در سراسر جهان مجهز به هواپیماهای نسل‌های گذشته است و با توجه به شرایط اقتصادی پیش‌بینی می‌شود همچنان این شرکت‌ها به استفاده از چنین هواپیماهایی راغب باشند. سیستم‌های اویونیک در این ناوگان‌ها از معماری‌ گذشته استفاده می‌کنند و همچنان خرابی‌های رایج در آن‌ها دیده می‌شود. با توجه با سن تجهیزات بکار رفته، برخی از قطعات و اتصالات (بویژه اتصالات لحیم‌کاری) بدلیل قرارگرفتن در معرض تنش‌های دما، فشار و رطوبت نیاز به تعمیر یا تعویض دارند. ترک‌های مویی اغلب در اتصالات لحیم سرد این تجهیزات بوجود می‌آید و با فرایند بسیار ساده می‌توان این نقص‌ها را برطرف کرد.

فرصت ارزشمند دیگری که برخی از مراکز بزرگ MRO از آن بخوبی استفاده می‌کنند، حوزه ارتقاء و بروزرسانی تجهیزات اویونیک قدیمی است. در بسیاری موارد تعمیرات مداوم یک تجهیز (با توجه به عدم تولید قطعات آن) صرفه اقتصادی ندارد و بروزرسانی آن‌ با سیستم‌های مدرن یا نسل جدیدتر راهکار مناسب‌تری است. به عنوان مثال در نسل اول هواپیماهای پرواز با سیم (FBW) که تا قبل از سال 2000 تولید شده‌اند، شاهد استفاده از نمایشگرهای اشعه کاتدی (CRT) هستیم. این نمایشگرها علاوه بر کیفیت پایین نمایش، احتمال خرابی بالایی نیز دارند. نمایشگر FCD-66 یکی از این نمونه‌ها است که توسط شرکت تالس و برای نصب روی هواپیماهای خانواده A320 تولید می‌شد. تالس از اواسط دهه 2000 تولید این محصول را متوقف و نمونه‌های جدیدتری با فناوری LCD را روانه بازار کرد.

شکل 4- نمایشگرهای سری TFD-7000 با فناوری LCD که برای جایگزینی با نمایشگرهای CRT هواپیماهای بوئینگ سری‌های 737، 757 و 767 تولید شده‌اند.

بنابراین می‌توان گفت روند دیجیتالی‌ شدن سیستم‌ها، تهدید کوتاه‌ مدتی برای مراکز ارائه خدمات MRO اویونیک محسوب نمی‌شود، چرا که هنوز هزاران هواپیمای تجاری و مسافری بزرگ و کوچک وجود دارد که تجهیزات اویونیک آن‌ها دارای معماری یکپارچه مبتنی بر تراشه نیستند و کابین خلبان‌شان مجهز به نمایشگر‌های CRT یا LCD قدیمی است.

با این حال چشم‌انداز تجارت MRO برای نسل جدید هواپیماها کاملا متفاوت است، چرا که تا چند سال تعمیرات بیشتر قطعات هواپیما تحت پوشش ضمانت شرکت تولیدکننده انجام می‌شود. از سوی دیگر انجام تست و آزمایش روی سیستم‌های این هواپیماها نیازمند تخصص و دسترسی به تجهیزات ویژه‌ای دارد. در واقع دسترسی به این نیازمندی‌ها (پرسنل آموزش دیده و تجهیزات مورد نیاز) مستلزم ایجاد فشار از سوی ایرلاین‌ها روی شرکت‌های تولیدکننده تجهیزات اویونیک است. بنابراین می‌توان گفت ایجاد بازار مناسب برای شرکت‌های ثالث ارائه دهنده خدمات MRO نیازمند ایجاد تفاهم‌نامه‌های سه جانبه بین آن‌ها، ایرلاین‌ها و شرکت‌های سازنده قطعات اصلی هواپیما است.

اهمیت کسب رضایت مشتری بین شرکت‌های تولیدکننده قطعات هواپیما نشان می‌دهد بسیاری از آن‌ها به عقد چنین قراردادهایی با شرکت‌های ثالث مشتاق هستند. ایجاد یک شبکه گسترده از مراکز ارائه خدمات پس از فروش و تعمیرات یک برگ برنده برای هر کدام از این شرکت‌ها محسوب می‌شود. با این حال با توجه به محدودیت بازار MRO نسبت به سایر صنایع مانند تعمیرات خودرو، عقد چنین قراردادی برای شرکت‌های MRO آسان نخواهد بود. در این شرایط، فاکتورهای موفقیت عواملی مانند موقعیت جغرافیایی، سطح نفوذ شرکت در بین ایرلاین‌ها و مقدار سرمایه‌گذاری مالی است.

در انتها باید اشاره کرد هرچند بازار تعمیرات اویونیک به دلیل هزینه‌های بالای تجهیزات آزمایش نسبت به تعمیرات هیدرولیک موانع بیشتری دارد، اما شرکت‌های ارائه دهنده خدمات MRO اویونیک می‌توانند با سرمایه‌گذاری مناسب و ایجاد شبکه قدرتمند با تولیدکنندگان قطعات اصلی، برنامه‌ریزی منظمی برای کسب درآمد از این بازار در کوتاه و بلند مدت داشته باشند.