Dalle scatole nere all’Internet delle Cose

I primi prototipi di scatola nera vennero introdotti sugli aeroplani negli anni Quaranta del secolo scorso in conseguenza della necessità dei militari di registrare meglio i dati dei voli sperimentali e dell'interesse delle compagnie aeree commerciali nel determinare le cause di eventuali disastri. La progettazione e l'impiego delle scatole nere proseguirono per il decennio seguente, anche sulla spinta di una serie di incidenti che costrinsero a terra l'intera flotta esistente di aerei de Havilland Comet. Senza alcun testimone o sopravvissuto, riuscire a determinare la causa di questi disastri era praticamente impossibile; questo spinse l'Aeronautical Research Laboratory australiano a raccomandare la registrazione dei dati di volo critici costruendo un prototipo iniziale di scatola nera. Dopo l'inchiesta sul disastro del volo 538 della Trans Australia Airlines del 1960, uno dei magistrati inquirenti raccomandò l'installazione di registratori di volo su tutti i velivoli facendo così diventare l'Australia il primo Paese a rendere obbligatoria la registrazione delle voci dei piloti in cabina. Nel resto degli anni Sessanta la maggior parte degli altri Paesi fece lo stesso, tanto che alla fine del decennio quasi tutte le compagnie avevano dotato le proprie flotte di registratori di volo. Le scatole nere sono alla base delle analisi relative alla sicurezza aerea da oltre cinquant'anni: è arrivato il momento di chiederci se oggi non ci occorra invece un modo più moderno, accurato e tempestivo di comprendere le problematiche di questo settore.

Apparati supplementari di comunicazione e monitoraggio
Sugli aeromobili moderni vengono utilizzati numerosi dispositivi di comunicazione: radiotrasmissioni vocali, registratori di volo, registratori di cabina, transponder di altitudine, Gps (Global Positioning System) satellitari, Ads-B (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast), Acars (Aircraft Communications Addressing and Reporting System), comunicazioni satellitari (Satcom) e adesso persino sistemi di comunicazione cellulare 4G Lte. La maggior parte di questi sistemi è stata portata a bordo prima dello scorso decennio per aumentare la sicurezza e la consapevolezza situazionale; in tempi più recenti, invece, la banda larga satellitare e i sistemi 4G Lte sono stati soprattutto un mezzo per arricchire l'entertainment a disposizione dei passeggeri, per quanto la banda aggiuntiva che ne è risultata sia stata poi sfruttata per migliorare la qualità e l'efficienza dei voli.

Comunicazione e monitoraggio dei motori in tempo reale
I fabbricanti di motori a turbina e i fornitori di grandi sottosistemi sono all'avanguardia nel comparto del monitoraggio in tempo reale e hanno già installato sistemi di questo tipo a bordo dei velivoli commerciali. Questi sistemi raccolgono i dati in tempo reale generati dai sistemi di bordo (on-premise) e quindi li combinano in remoto (off-premise, tipicamente un cloud/data center) con dati storici e dati in tempo reale provenienti da altri sistemi per eseguire analisi capaci di trasformare questi giganteschi database in una business intelligence immediata. Questo sistema interconnesso che integra informazioni provenienti da sensori real-time con dati di altra natura è normalmente conosciuto col nome di Internet-of-Things. Questa intelligence derivante dall'IoT può rivelare tendenze e pattern di guasti su sistemi di volo specifici, su classi di sistemi di volo o su intere flotte di aeromobili consentendo interventi immediati per ottimizzare le operazioni o allineare ricambi, manutenzione e riparazioni in modo da ottimizzare i livelli di disponibilità degli aerei. Questo riduce le interruzioni operative, aumenta la facilità di intervento e permette di ridurre le maggiori problematiche di performance e manutenzione. È un vantaggio per tutti: le compagnie aumentano le performance operative e l'efficienza dei consumi di combustibile, mentre i fabbricanti di sistemi aeronautici ottengono preziose informazioni per poter creare una nuova generazione di sistemi ancora più potenti e affidabili. La raccolta e l'integrazione di questi dati sono procedure totalmente autonome che favoriscono un aumento delle percentuali di campionamento IoT per l'intero settore. L'analisi di questi dati è un servizio erogato secondo un modello di business scalabile, dalla versione low-cost fino ai livelli più completi comprensivi di gestione, ottimizzazione e intelligence dedicata alle singole flotte. Ecco un esempio di intelligence ricavabile combinando dati prestazionali storici con dati in tempo reale per trasformare e migliorare le operazioni delle compagnie aeree:
- Gestione ottimizzata del combustibile per ridurne i consumi;
- Rotte ottimizzate grazie ai servizi Pbn (Performance-based navigation) che riducono le miglia volate e, di conseguenza, consumi ed emissioni, oltre a consentire la riduzione del rumore sulle rotte;
- Gestione ottimizzata delle sequenze e dei flussi di traffico aeroportuali per una migliore sincronizzazione delle flotte e riduzione dei tempi di attesa a terra;
- Analisi di volo per ottimizzare le attività Mro.

L'intelligence dei sistemi IoT crea più sicurezza
Con i sistemi IoT odierni e la vasta gamma di capacità disponibili per comunicare lo stato di un velivolo (Fdr, Cvr, voce/radio, transponder, Gps, Acars, Ads-B, Satcom e 4G Lte) è difficile comprendere perché mai non si possa conoscere la causa di un disastro aereo fintanto che non viene recuperata la scatola nera. Le perdite del volo Air France 447 e del volo Malaysian Airlines 370 dimostrano la necessità di un modo migliore di acquisire immediatamente i dati di volo in tempo reale non appena i sistemi iniziano a degradarsi, e certamente ben prima che avvenga la perdita del velivolo. Le scatole nere sono preziose solo dopo un disastro e solo se il velivolo viene ritrovato in modo tempestivo. Molte scatole nere di aerei precipitati si trovano in zone praticamente impossibili da raggiungere. Le scatole nere dei voli United #389 (1965), Pan Am #816 (1973) e Eastern Airlines #980 (1985), per esempio, non sono mai state recuperate. Le comunicazioni radio sono utili solo se vi sono persone che comunicano puntualmente e con dizione chiara. I Gps sono perfetti per la localizzazione ma necessitano di ulteriori informazioni - oltre a quelle richieste da Ads-B - prima di poter diventare una vera fonte di business intelligence e di consapevolezza situazionale in tempo reale. Satcom e 4G Lte offrono una notevole larghezza di banda ma molte compagnie aeree non ne sono dotate, e un numero ancora inferiore sfrutta la bandwidth per trasmettere le informazioni dei sensori e della piattaforma per un'analisi immediata che permetta di ottimizzare la sicurezza del volo e le performance operative. Occorre aumentare la consapevolezza situazionale dei velivoli commerciali mediante il comprovato modello di business dell'IoT, che raccoglie/analizza i dati in tempo reale da una ampia gamma di sensori e sfrutta la conseguente intelligence per eseguire analisi predittive non solo per migliorare le performance di volo ma anche per aumentarne la sicurezza fino al punto da evitare la perdita del velivolo. Nel caso peggiore si potrà almeno conoscere il motivo della perdita di un aereo così da avviare immediatamente la correzione di qualsiasi possibile inconveniente all'interno delle flotte prima ancora di aver recuperato la scatola nera dalla scena del disastro. Quello che un registratore di volo può fornire non riflette le vaste fonti di informazioni che sono oggi disponibili nei sistemi aeronautici. Memorizzare tutte le informazioni critiche a bordo del velivolo non è una mossa astuta: occorre invece combinare la raccolta on-premise dei dati critici di bordo con capacità storage remota, off-premise, dove le informazioni possano essere recuperate nell'arco di pochi secondi. Non si tratta di nuove tecnologie: quelle che sono alla base di un sistema di trasporto altamente reattivo e intelligente esistono già, è solo che siamo lenti ad adottarle. Nel passato è sempre stato finanziariamente sensato per le compagnie aeree rallentare il ritmo di inserimento di nuovi dispositivi di sicurezza: i loro costi extra fornivano poco valore per le operazioni quotidiane, concretizzandosi quest'ultimo solo nel raro caso di un incidente aereo. I sistemi IoT sono differenti, perché i vantaggi dell'investimento iniziano a realizzarsi dal primo volo e continuano ad aumentare al crescere dei volumi di business intelligence raccolti. Oggi abbiamo accesso immediato su scala globale ai dati forniti in tempo reale da numerosi sensori. Questi sensori sono già presenti nella maggior parte delle piattaforme avioniche moderne, dai cruscotti ai computer di bordo fino ai motori a turbina. I sistemi Acars sono stati progettati per limitare le trasmissioni di dati in modo da conservare la larghezza di banda, riflettendo in questo una preoccupazione del passato: oggi le reti broadband sono largamente disponibili e questa nuova capacità permette di progettare sistemi basati su una profonda consapevolezza situazionale. Come minimo dovremmo sfruttare questa nuova capacità broadband per inviare sia i dati Acars che i dati Acau e delle scatole nere verso sistemi off-board. La diffusione delle capacità broadband non è scaturita da imposizioni governative, da normative di sicurezza o per un miglior controllo delle operazioni: è stata invece promossa (e finanziata) dai passeggeri desiderosi di un superiore livello di connettività in volo. Gli stessi passeggeri accetterebbero di buon grado una riduzione della banda disponibile qualora i sistemi di bordo dovessero inviare volumi di dati maggiori in caso di guasto. La maggior parte dei sistemi IoT presenti a bordo è stata inserita originariamente per l'ottimizzazione delle rotte e dell'alimentazione dei motori; con questo nuovo paradigma esteso gli stessi sensori IoT e le relative analisi possono consolidare anche la sicurezza dei voli. L'impiego di dati IoT per rafforzare la sicurezza aerea sta creando una business intelligence che non potrebbe essere assolutamente accumulata dai piloti, dai team di terra né da sensori indipendenti. I sistemi che includono la presenza di esseri umani sono semplicemente troppo lenti per capire e reagire di fronte a segnali che indicano un degrado in corso. La fusione di sensori real-time autonomi è la dorsale di questa rivoluzione IoT, e l'analisi immediata che porta a suggerimenti pratici aumenterà i livelli di qualità, sicurezza, facilità di intervento ed eccellenza operativa volo dopo volo. Questa rete intelligente globale di sistemi IoT avionici connessi arricchirà l'intero settore aerospaziale e presenta le potenzialità per salvare vite umane evitando la perdita di velivoli quando l'intelligence acquisita permetta di neutralizzare i guasti in aria.

L’IoT come opportunità per la sicurezza
Le scatole nere sono obsolete? No, ma l'attuale trasformazione consentita dall'IoT è una concreta opportunità per aumentare la sicurezza delle linee aeree senza investimenti significativi e senza dover aggiungere ingombri, pesi o consumi di energia ai velivoli esistenti. L'analisi in volo dei dati IoT in tempo reale permette di ottimizzare una vasta gamma di attributi di business sfruttando le tecnologie, gli asset e le infrastrutture che già esistono. È possibile andare oltre l'ambiente statico e isolato della scatola nera per entrare in una nuova epoca di conoscenza connessa facendo leva sui sistemi di terra per aumentare la consapevolezza situazionale di piloti ed equipaggi. Possiamo aumentare la sicurezza, le possibilità di sopravvivenza e le performance operative senza bisogno di investimenti significativi semplicemente cambiando il modo di osservare, gestire e analizzare gli ambienti avionici.

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