Wie der A320 mit zuverlässigen Simulationen sicher abheben kann

Kühltechnik Wie der A320 mit zuverlässigen Simulationen sicher abheben kann

11.11.2019Autor / Redakteur: Dr. Jörg Lantzsch* / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Bevor Fluggäste sich mit einem werksneuen A320 in die Lüfte erheben, wird das Flugzeug bei Airbus in rund 400 Stunden auf Herz und Nieren getestet. Damit auch die Test-Hardware störungsfrei läuft, braucht es einen Überhitzungsschutz.

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Gewissenhaft geprüft: 400 Stunden dauern die Funktionstests beim A320. Erst danach verlässt das Flugzeug das Werk.
(Bild: Rittal)

Die beiden Airbus-Mitarbeiter sitzen auf simplen Hockern im Cockpit des neuen Airbus A320, denn die Pilotensitze sind noch nicht montiert. Vor den Cockpitfenstern blicken sie auch nicht auf die Wolken, sondern es sind vier Monitore montiert, auf denen die Tester die „Ground Test Instructions“ abarbeiten. „Hier in der Endmontagelinie führen wir die Simulation sämtlicher Flugbewegungen durch“, erklärt Volker Jacobs, Abteilungsleiter für die Gruppe Funktionstest in der vierten Endmontagelinie des A320.

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Zufriedener Anwender: „Wenn die Kühlung der Simulationsrechner ausfallen würde, könnten wir die Tests nicht durchführen“, sagt Volker Jacobs, Abteilungsleiter der Gruppe Funktionstest bei Airbus.

Gekühlter Marathon: Kühlgeräte der Serie Blue e+ laufen dauerhaft und schützen die Hardware vor Überhitzung.

Digitaler Ausblick: Den Technikern bleibt die Aussicht verwehrt: Vor dem Cockpit sind Monitore für die Ground Test Instructions montiert.

Die ersten Tests beginnen allerdings schon viel früher: Direkt nachdem die Rumpfelemente eines neuen Flugzeugs zusammengebaut sind, werden die Kabel verlegt – und getestet. Entlang der verschiedenen Montagestationen werden alle neu installierten Komponenten und Systeme sofort auf ihre Funktion überprüft. Je nach Ausstattung summieren sich die gesamten Tests bei einem A320 auf rund 400 Stunden.

Der Großteil davon findet in Jacobs‘ Abteilung statt. Betanken, Rollen, Starten und Landen sowie verschiedene Manöver während des Flugs werden in der Endmontagelinie simuliert. „Unsere Techniker könnten das Flugzeug fliegen, auch wenn sie keine Piloten sind“, erzählt der Abteilungsleiter. Alle Funktionen, die der Airbus benötigt, um sicher zu fliegen, müssen absolut zuverlässig funktionieren. Erst wenn alle Tests einwandfrei absolviert sind, kann der A320 ausgeliefert werden und zu seinem ersten Flug von der Startbahn des Airbus-Werks in Finkenwerder abheben.

Den Einsatz komplett simulieren

In der Endmontagelinie wird unter anderem noch die Kabinenausstattung vollständig montiert. „Auch dort überprüfen wir alles – von den Kopfhörerbuchsen und Bildschirmen für das Inflight-Entertainment an den einzelnen Passagiersitzen bis zur Funktion der Kaffeemaschine in der Bordküche“, sagt Jacobs. Um alle Funktionen des Flugzeugs zu testen, ist eine leistungsfähige Hardware notwendig, die an die Sensoren und Aktoren des Flugzeugs angeschlossen ist und auf denen die komplexen Simulationsprogramme laufen.

Drei Rechner sind für die Simulationen notwendig. Jeder ist mit zusätzlicher Hardware ausgestattet, die eine Verbindung zu den Komponenten im Flugzeug herstellt. Armdicke Kabelstränge gehen von den Schaltschränken mit den Simulationsrechnern ins Innere des Flugzeugs. So lassen sich beispielsweise Drehzahlen der Triebwerke oder die Signale der Messgeräte zur Geschwindigkeitsmessung simulieren. Und auch Ausgangssignale werden von den Rechnern erfasst: Überwiegend sind dies Spannungen und Durchgangswiderstände.

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Energie-Effizienz- und TCO-Rechner

In vier Schritten Energie-Effizienz-Potenziale aufzeigen

Schaltschrank-Klimatisierung verursacht hohe Energiekosten. Je länger die Lebensdauer, desto höher die Betriebskosten für die Klimageräte. Wer wissen will, ob sich eine Anschaffung neuer Produkte lohnt, kann auf den Energie-Effizienz- und TCO-Rechner von Rittal zurückgreifen.

Der Effizienzrechner verhilft Maschinenbauern, Steuerungs- und Schaltanlagenbauern und Endanwendern zu mehr Transparenz bei der Auswahl der richtigen Kühlgeräte. Energieverbrauchskosten von Kühlgeräten jeglicher Art werden in den ersten drei Schritten vom Rechner schnell beziffert und visualisiert. Hier werden auch mögliche Kosteneinsparungen durch den Einsatz der Blue e+ Kühlgeräte von Rittal aufgezeigt. Im vierten Schritt geht aus der Berechnung des Total-Cost-of-Ownership (TCO) hervor, welche Gesamtbetriebskosten entstehen und über welchen Zeitraum sich die Investition amortisiert.

Im ersten Schritt berechnet der Nutzer zunächst den Seasonal-Energy-Efficiency-Ratio (SEER). Dieser ist ein Maß für die Energieeffizienz der Kühlung für das ganze Jahr. Dazu sind die jeweiligen geografischen Einsatzbedingungen der Kühlgeräte auszuwählen. Das geschieht entweder aus den hinterlegten internationalen Temperaturprofilen oder indem das individuelle Profil durch Eingabe der eigenen Parameter erzeugt wird.

In Schritt zwei sind bestimmte Charakteristika des bereits eingesetzten Kühlgeräts festzulegen. Hierzu zählen das aktuell verbaute Modell (Dachaufbau, Wandanbau), die Betriebszeiten (Ein, Zwei- oder Dreischicht-Betrieb, 5-, 6-, oder 7-Tage-Woche), der aktuelle Strompreis pro kWh und die Geräteanzahl.

Einen Klick später erhält der Anwender in Schritt drei eine Übersicht zu den Einsparmöglichkeiten. Anhand der angezeigten Balkendiagramme ist für ihn auf einen Blick erkennbar, wie viel Energiekosten er mit den Kühlgeräten der Blue e+ und der Blue e Generation gegenüber älteren Modellen sparen kann. Darüber hinaus kann er auch Rittal Kühlgeräte mit aktuell von ihm eingesetzten Lösungen vergleichen. Durch die Anpassung der Anzahl der Geräte lässt sich die Berechnung sogar auf eine ganze Produktion ausweiten, in der dann sowohl die gesamten Energiekosten als auch das absolute Einsparpotential aufgezeigt wird.

Optional kann der Nutzer – basierend auf den Energiekosten – in Schritt vier eine umfassende Berechnung seiner eigenen Betriebskosten durchführen. Der TCO stellt die Basis einer präzisen Amortisationsrechnung dar. Hierbei sind neben Stromkosten auch Faktoren wie Anschaffungspreis, Installation und Wartungskosten neuer Kühlgeräte einbezogen. Ähnlich wie beim Effizienzrechner wählt er auch hier zwischen voreingestellten, standardisierten Werten oder persönlich angepassten Parametern.

Mit nur einem Klick kann der Anwender ein pdf-Dokument erzeugen, in dem sämtliche Informationen aufgeführt sind. Er erhält so Schwarz auf Weiß die Entscheidungsvorlage. Erste positive Rückmeldungen von Kunden haben die Nutzerfreundlichkeit bereits bestätigt.

Durch Kühlung Ausfälle vermeiden

Die Simulationsrechner, die auf dem Teststand in einem Schaltschrank von Rittal eingebaut sind, hat Airbus selbst entwickelt. Die Hardware produziert im Betrieb viel Wärme und muss deswegen gekühlt werden. Speziell die Spannungswandler, die für den Anschluss an die Komponenten im Flugzeug nötig sind, können sehr heiß werden. „Früher, als wir die Rechner noch nicht aktiv gekühlt haben, sind diese im Sommer häufiger mal ausgefallen“, erinnert sich Jacobs. Bei dem eng getakteten Produktionsplan in der Airbus-Produktion darf das nicht passieren. Seit 2006 werden die Schaltschränke aktiv klimatisiert, um solche Ausfälle zu vermeiden.

Heute gibt es im Airbus-Werk 28 solcher Testplätze, die alle ähnlich ausgestattet sind. Und in allen schützen Kühlgeräte der Serie Blue e+ von Rittal die empfindliche Hardware vor Überhitzung. Besonders wichtig ist die Zuverlässigkeit. „Wenn die Kühlung der Simulationsrechner ausfallen würde, könnten wir die Tests nicht durchführen“, bringt es Jacobs auf den Punkt. Der Teststand ist an mindestens fünf Tagen pro Woche im Zweischichtbetrieb im Einsatz. „Wir schalten die Kühlgeräte morgens an und dann laufen sie zuverlässig“, stellt der Abteilungsleiter zufrieden fest. Die Kühlung wird in den Testständen überwacht, eine Warnleuchte alarmiert das Personal, sollte doch einmal ein Gerät ausfallen.

Die Einbindung von Kühlgeräten der Serie Blue e in übergeordnete Systeme geschieht in Kombination mit dem IoT Interface, das Rittal für die Geräte der Nachfolgeserie Blue e+ auf den Markt gebracht hat. Da eine direkte Kommunikation des IoT Interface mit den älteren Blue e Geräten nicht möglich ist, hat Rittal den IoT Adapter entwickelt.

Garantierte Energieeffizienz & einfache Bedienung

Die erste Idee zur Umrüstung auf die energieeffizienten Blue e+ Kühlgeräte entstand im Rahmen des Energiemanagements für die ISO-14001-Zertifizierung. Der Rittal Support hat Airbus dabei wichtige Hilfestellungen an die Hand gegeben, wie Jacobs betont: „Mit dem Energieeffizienzrechner konnten wir die Energieeinsparungen durch den Umstieg auf die neue Kühltechnik vorab beziffern.“

Um den Betrieb und die Effizienz der Kühlgeräte sicherzustellen, ist eine rechtzeitige Wartung entscheidend. Kritische Komponentenzustände und externe Einflussfaktoren sind die Hauptgründe für Ausfälle. Durch eine Vernetzung der Geräte mit dem IoT-Interface werden sämtliche Zustände des Kühlgerätes an übergeordnete Systeme weitergemeldet. Die Instandhaltung kann somit die notwendigen Maßnahmen zeitnah einplanen und zum passenden Zeitpunkt durchführen. Diese Vorteile können in Zukunft in Verbindung mit dem Smart Service Portal von Rittal nochmals erhöht werden.

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Smart Service Portal

Wenn der Service smart wird

Rittal geht mit dem Smart Service Portal den nächsten Schritt in Richtung Digitalisierung. Durch die Digitalisierung von industriellen Wartungsprozessen von Rittal Kühlgeräten und Chillern der Blue e+ Generation lässt sich die Serviceabwicklung beschleunigen und verbessern. Die Kunden profitieren bei dem neuen Serviceangebot von der Entlastung der eigenen Instandhaltung von nicht wertschöpfenden Überwachungsaktivitäten.

Die zentralen Elemente: Vernetzung, Virtualisierung und der sinnvolle Umgang mit Daten.

Voraussetzung für eine Smart-Service-Lösung ist die Vernetzung der Geräte über das Internet mithilfe des IoT-Interface. Damit können die Betriebsdaten kontinuierlich erfasst und über das Smart Service Portal visualisiert werden. Durch eine zentrale, cloudbasierte Datenspeicherung sind Big-Data-Analysen möglich. Auf Basis dieser Datenauswertung lassen sich dann situationsbezogene Handlungsempfehlungen sinnvoll ableiten.

Mit dem neuen cloudbasierten und automatisierten Infrastrukturmanagement bietet Rittal Servicedienstleistungen und neue Geschäftsmodelle an. Der Kunde profitiert von hoher Maschinenverfügbarkeit und niedrigen, planbaren Servicekosten.

Auch die einfache Bedienung der Kühlgeräte hat die Verantwortlichen bei Airbus überzeugt. Sämtliche Parameter lassen sich über die beiden Tasten am Bedienpanel einstellen. Außerdem zeigt das Display Status- und Fehlermeldungen im Klartext an. „Die Qualität stimmt und der Kundenservice von Rittal ist sehr gut“, fasst Jacobs seine positiven Erfahrungen zusammen. Deshalb werden die Teststände an den Airbus-Standorten USA und China, die identisch aufgebaut sind, jetzt auch mit den Blue e+ Kühlgeräten nachgerüstet.

SPS: Halle 3C, Stand 430+431

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Wann: 27. November, 12 bis 14 Uhr
Wo: Vogel Communications Group in Halle 6, Stand 360
Was: David Blank vom Fraunhofer IAO stellt die aktuellen Ergebnisse der neuen Fraunhofer-Studie zu Human-Machine-Interfaces vor.
Wie: Wenn Sie Interesse haben, würden wir uns über eine kurze, unverbindliche Anmeldung freuen – aber auch spontane Besucher sind willkommen!

Die energieeffizienten Blue e+ Kühlgeräte sind jetzt auch in einer Edelstahlversion direkt ab Lager lieferbar.

* Dr. Jörg Lantzsch, Fachjournalist, Wiesbaden

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