Skip to main content

Article Category

Article available in the folowing languages:

Włączenie strategii projektowania ekologicznego do procesów produkcji statków powietrznych

Zespół finansowanego ze środków UE projektu PLEIADES zademonstrował procesy robocze projektowania ekologicznego połączone z procesami projektowania konstrukcyjnego, które pozwalają projektantom statków powietrznych na uwzględnienie kwestii efektywności środowiskowej we wczesnych fazach rozwoju produktu, oszczędzając znaczne ilości czasu i redukując koszty.

Transport i mobilność
Technologie przemysłowe

Lotnictwo komercyjne odpowiada za około 2–3 % światowej emisji dwutlenku węgla. Producenci z branży lotniczej i kosmicznej wyznaczają sobie cele w zakresie redukcji emisji – takie jak zobowiązanie firmy Rolls-Royce do osiągnięcia zerowej emisji dwutlenku węgla netto w ramach swojej działalności do 2030 roku – motywując podmioty z sektora do osiągnięcia zerowej emisji dwutlenku węgla netto do roku 2050.

Wyzwanie – ocena oddziaływania na środowisko na etapie projektowania

Określenie efektywności środowiskowej na wczesnym etapie opracowywania produktu mogłoby pomóc w produkowaniu bardziej efektywnych produktów lotniczych, przyspieszyć podejmowanie decyzji i skrócić czas potrzebny na wprowadzanie ich na rynek. „Problem, z którym obecnie borykają się inżynierowie na etapie wyboru materiałów i procesów, polega na tym, że z procesem projektowania produktu nie wiąże się zazwyczaj gromadzenie danych środowiskowych, ponieważ trudno jest zebrać takie dane, dopóki część nie zostanie wyprodukowana. Materiały i procesy produkcyjne wybiera się w oparciu o ich właściwości (bezpieczeństwo) i koszty, choć to właśnie właściwości mają w przemyśle lotniczym najbardziej kluczowe znaczenie”, zauważa Donna Dykeman, koordynatorka finansowanego ze środków UE projektu PLEIADES. Powodem, dla którego efektywność środowiskowa schodzi na dalszy plan, jest czasochłonność ocen cyklu życia. „Przeprowadzenie oceny cyklu życia jednego materiału może potrwać nawet sześć tygodni. Producenci z sektora lotniczego i kosmicznego dysponują prawdopodobnie tysiącami zestawień podstawowych materiałów na potrzeby swoich produktów lotniczych. Umieszczenie miernika energii na sprzęcie do formowania i montażu części statków powietrznych pozwala na uzyskanie wielu danych pierwotnych, ale wygenerowanie tych danych dla różnych produktów pochłonęłoby niezwykle dużo czasu”, dodaje Dykeman.

Rozwiązanie – wykorzystanie danych referencyjnych i zmniejszenie niepewności tylko dla bardzo istotnych punktów danych

Zespół projektu PLEIADES wykorzystywał łatwo dostępne dane referencyjne – dane, które przez lata udało się zebrać ze źródeł pierwotnych – lub szacunki/równania umożliwiające ekstrapolację wartości. „Partnerzy projektu szacują, że metoda ta pozwoli na od 10- do 100-krotne skrócenie czasu wymaganego do przypisania referencyjnych danych środowiskowych do zestawienia podstawowych materiałów w porównaniu do czasu potrzebnego na wykonanie pełnej oceny cyklu życia każdego produktu. Przeszukiwanie danych referencyjnych umożliwia inżynierom uzyskanie zarówno parametrów technicznych, jak i informacji na temat wpływu na środowisko we wczesnych fazach rozwoju produktu”, wyjaśnia Dykeman. Głównym osiągnięciem projektu PLEIADES była demonstracja procesów roboczych w ramach projektowania ekologicznego, które łączą w sobie aspekty środowiskowe i zrównoważonego rozwoju w fazie projektowania koncepcyjnego. Decyzje podjęte w fazie projektowania koncepcyjnego warunkują ponad 80 % kosztów produkcji wyrobu i jego wpływu na środowisko.

Nowe oprogramowanie

Partnerzy projektu zaprezentowali oprogramowanie do rejestrowania aspektów projektowania ekologicznego w procesach konstrukcyjnych. Firma Rolls-Royce dostarczyła wewnętrzne specyfikacje, dane na temat materiałów i procesów, które znalazły się w pakiecie oprogramowania do zarządzania informacjami o materiałach Granta MI Enterprise firmy Ansys. Granta MI Enterprise umożliwia sprawdzenie zestawień materiałów podstawowych pod kątem przepisów dotyczących substancji podlegających ograniczeniom, materiałów krytycznych i aspektów odpowiedzialności społecznej, takich jak wykorzystanie materiałów z regionów ogarniętych konfliktami, a także przypisanie środowiskowych danych referencyjnych pochodzących z MaterialUniverse, zbioru danych obejmującego ponad 4 000 dostępnych na rynku materiałów i procesów. Pracownicy Uniwersytetu w Surrey przeprowadzili ocenę niepewności środowiskowych danych referencyjnych. „Ślad węglowy danego materiału waha się czasem o +/-100 %, w zależności od zasad zastosowanych w modelu oceny cyklu życia, miejsca pomiaru itp. Przeprowadziliśmy analizę wrażliwości, aby ocenić, jak łatwo takie zmienne oddziałują na wpływ na środowisko i skoncentrowaliśmy się na materiałach o największym takim wpływie w celu ich dalszego dopracowania przy pomocy oceny cyklu życia”, zauważa Dykeman. Na Uniwersytecie w Surrey zastosowano analizę wrażliwości z użyciem narzędzia do zarządzania niepewnością opartego na koncepcji „macierzy rodowodowej”. Ostatecznie partnerzy projektu, Uniwersytet w Stuttgarcie i firma Sphera, zastosowali oprogramowanie GaBi, aby umożliwić lepsze oszacowanie efektywności środowiskowej materiału i/lub procesu produkcyjnego.

Słowa kluczowe

PLEIADES, ocena cyklu życia, efektywność środowiskowa, dane referencyjne, dane środowiskowe, projekt koncepcyjny

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania