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    Werkzeuge und Methoden zum Entwurf von cyberphysischen Systemen von Systemen in der Luftfahrt
    Integrated Airport and Cabin, Digital & Sensory Technologies (INTACT) Gesamtziel des Verbundvorhabens INTACT ist eine transparente Kommunikation zwischen Flugzeug- und Bodensystemen für Anwendungen und Dienste für eine integrierte Digitalisierung dieser beiden Bereiche. Zur Lösung werden hierzu im Vorhaben Edge Cloud-Technologien, hybride verteilte Datenverarbeitungs- und Managementtechniken und neue Kommunikationstechnologien bearbeitet. Der massive Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) in der Luftfahrt erfordert heute neue Entwurfsmethoden für so genannte Systeme von Systemen (SoS). Diese entstehen durch digitale Vernetzung bereits bestehender Systeme (sog. konstituierenden Systemen, engl. constituent systems) und ermöglichen neue Services und eine digital durchgängige Unterstützung des reisenden Passagiers. Ziel des Teilvorhabens "Werkzeuge und Methoden zum Entwurf von Cyber-physischen Systemen von Systemen (CPSoS) in der Luftfahrt" ist die durchgängige Nutzung von Daten und Information von ehemals isolierten Systemen. Weitläufig verteilte, aber vernetzte Systeme von Systemen ermöglichen bei verschiedenen Prozessen eine Steigerung der Effektivität. Für ein Gelingen muss die Gesamtsystemfähigkeit sichergestellt werden. Methoden und Werkzeuge des Model-based Systems Engineering (MBSE) können dieses Ziel bei datengetriebenen, so genannten Cyber-physical Systems of Systems (CPSoS), unterstützen, auch unter dem Aspekt der Cybersicherheit, was jedoch in diesem Vorhaben keinen Schwerpunkt des Instituts bilden soll. Im Fokus steht die methodische und werkzeugtechnische Unterstützung und der Technologietransfer für die digitale Vernetzung von konstituierenden (Teil-)Systemen und die gemeinsame Nutzung von anfallenden Daten und Informationen in einem informationstechnischen Gesamtmodell über die klassischen Systemgrenzen hinweg hin zu einem adaptiven CPSoS. Dazu unterstützt und begleitet die TUHH nahezu alle Arbeitspakete im Projekt und arbeitet auch in allen Hauptarbeitspaketen mit.
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    Model-Based Systems Engineering für eine cyber-sicher zertifizierbare, intelligente und smarte Kabine
    Gesamtziel des Verbundvorhabens i+s Cabin 2.0 ist die Vernetzung von Informationen von hochentwickelten Kabinensystemen für den unterbrechungsfreien täglichen Betrieb von Flugzeugkabinen und die Erarbeitung der dafür notwendigen Ende-zu-Ende Prozesse. Dies erfordert: - höherwertig automatisierte Systeme (bord- und bodenseitig), die intelligent auf die Umgebungsbedingungen anderer abhängiger Teilsysteme reagieren. - Die Verbindung verschiedener Datensysteme durch abgesicherte Kommunikationsprotokolle und Datenmanagement (Cyber Security). - Die Erstellung von intelligenten Applikationen und Services für Kabinen- und Bodenanwendungen und von automatischen Unterstützungsprozessen für Kabinenbesatzung und die Fluggesellschaft. Der massive Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) in der Luftfahrt erfordert heute einerseits neue Entwurfsmethoden und andererseits die besondere Berücksichtigung der Angriffssicherheit von digital kommunizierenden luftfahrttechnischen Systemen über den Cyberspace. Ziel des Teilvorhabens der TUHH ist deshalb die Weiterentwicklung und Erprobung einer modellbasierten Systems-Engineering-Methodik (MBSE-Methodik) für die Zertifizierung cyber-sicherer, intelligenter und smarter luftfahrtechnischer Systeme für die Kabine.
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    Entwicklung und Nutzung einer intelligenten digitalen Passagierflussmessung vom Flughafeneingang bis zum Erreichen des Fluggastsitzes
    Das beabsichtigte Projekt zielt darauf ab, Reisende entlang der Tür-zu-Tür-Reisekette, im Projekt mit einem Schwerpunkt auf dem Flughafen und dem Flugzeug, zu unterstützen und dem Fluggast eine verbesserte und individualisierte Betreuung, Leitung und Lenkung sowie mehr Sicherheit, Komfort und neue Dienstleistungen anzubieten. Im Vorhaben wird dabei übergeordnet auf die Möglichkeiten der für die Sicherheit (hierbei die Aspekte Safety, Security sowie Health für Passagiere und Crew) und Attraktivität des Lufttransportsystems wichtigen Passagierflusssteuerung fokussiert. Durch den Entwurf von smarten Lösungsansätzen und der Integration und Nutzung bestehender Technologien werden mit dem Projekt Möglichkeiten geschaffen, Zuverlässigkeit, Komfort und Effizienz bei land- und luftseitig durchgängigen Ende-zu-Ende Prozessen durch geeignete Strukturen und Digitalisierung im Lufttransportsystem (im Vorhaben durchgängig am Flughafen und in der Flugzeugkabine) zu erzielen. Es geht dabei unter anderem um die Senkung von Durchlauf- und Wartezeiten, die Vermeidung von Stauungen sowie um einen im allgemeinen wahrgenommenen reibungsloseren Ablauf. Dazu ist es notwendig, Positionen und Ziele von Teilnehmern, d.h. den Reisenden bzw. Passagieren sowie den Besatzungsmitgliedern, durchgängig in Quelle-Senken-Netzwerken zu erfassen, auszuwerten und für die Passagierflusssteuerung zu nutzen. Die Beteiligten des im Vorhaben angestrebten neuen Wertschöpfungsnetzwerks für Mobilität sollen sich im Kontext einer hier zu entwerfenden Plattformökonomie wirtschaftlich nachhaltig und erfolgreich engagieren und integrieren können.
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    Entwurfmethoden und Architekturen für lernende, künstlich intelligente Systeme in der Kabine wie das Galley Catering System
    Das Forschungsvorhaben „Lernendes Galley-Catering-System (LGCS)“ verfolgt innerhalb der Programmlinie (D) „Industrie 4.0 / Künstliche Intelligenz“ im Fachbereich (1) „Passagierfreundliche und ökoeffiziente Kabine“ das förderpolitische Ziel 3, d.h. eine „leistungsfähige und effiziente Luftfahrt“. Gesamtziel des Vorhabens LGCS ist der Entwurf eines selbstlernenden Galley-Catering-Systems (LGCS), das für Bordvorräte innerhalb der Kette Caterer, Fluggesellschaft, Kabinenbesatzung und Passagier pro Flugroute Daten erzeugt und kommuniziert, daraus lernt und aktiv Entscheidungen trifft. Das künstlich intelligente System nutzt dazu heute in der Kabine und am Boden verfügbare Konnektivität; und auch die in früheren Vorhaben für die Geschäftsprozesse der Fluggesellschaften standardisierten Kabinennetzwerke. Das Lernen findet zum Beispiel in den Bordküchen statt. Dazu werden Informationen vom Boden und aus dem Flugzeug empfangen und verarbeitet. Das LGCS sendet Entscheidungen für das Catering, den Bordservice und die Funktionsbereitschaft des Systems an die Interessensbeteiligten zurück. Für den komplexen Cateringprozess wird die Lufthansa Technik AG (LHT) das gesamte Wertschöpfungsnetzwerk einbeziehen und vertreten, um zukünftig durch eine heute mögliche reichhaltige Kommunikation (im und mit dem Flugzeug) die generierten Daten und Informationen aus den beiden abhängigen Bereichen Passagierservice und Cateringprozess für die Datenanalyse und das maschinelle Lernen nutzen zu können. Daten und Informationen sollen innerhalb der Flugzeugkabine für künstlich intelligente Bordküchen des Partners SAFRAN Cabin Germany (SCG) bereitgestellt und genutzt werden. Damit lernt ein Flugzeug erstmals seinen eigenen Cateringbedarf und seine Funktionstüchtigkeit der Systeme kennen. Ein solches System soll auch im Retrofit nachgerüstet und gewartet werden können. Die Technische Universität Hamburg (TUH) liefert zu diesem Vorgehen Wissen, Werkzeuge, Methoden und Technologie für den Entwurf von Architekturen zur Digitalisierung in der Luftfahrt bei künstlich intelligenten und damit leistungsfähigen und effizienten Kabinensystemen.
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    Moderne und sichere Avionik-Werkzeugketten und kontinuierliche, frühzeitige Validierung durch Simulation unter Beachtung von Security Aspekten
    Integrierte Modulare Avionik (IMA) ist in der Luftfahrt eine Innovationsplattform, deren Konzepte in bisher unbeachteten Flugzeugumgebungen Interesse findet. Bei neuen BizJet und Helikopter Konzepten besteht das Interesse an einer generischen Plattform mit einer vorzertifizierten Konfigurationsumgebung. Die Komplexität der Konfiguration nimmt mit steigender Anzahl der zu integrierenden Systeme überproportional zu. Bisher ungenutzte Methoden sollen den Konfigurationsprozess für den Anwender deutlich vereinfachen, Fehler frühzeitig aufdecken sowie die Verlässlichkeit als auch die Handhabbarkeit der Werkzeuge verbessern. Technologien für die Datenübertragung wie Funk, Lichtwellenleiter oder Powerline Communication eröffnen zusätzliche Gestaltungsmöglichkeiten, welche für die Kabine und Avionik hinsichtlich Gewicht und neuen Kommunikationsarchitekturen entscheidende Vorteile bieten. Die Kompetenzen der Verbundpartner erlauben Untersuchungen von IMA-Architekturen mit Applikationen verschiedenster Kritikalität. Es werden die selektierten Methoden betrachtet, welche die Umsetzung der Prozesse sowie die Komplexität einer Plattformkonfiguration deutlich vereinfachen. Zuerst werden die Anforderungen für Systeme, Plattform, Komponenten, Tools und den Demonstrator definiert. Konzepte und Methoden im Bereich System Security werden untersucht. Weiterhin werden neue Werkzeuge, moderne Datenübertragungsmedien sowie die System- und Plattformentwicklung mit Hilfe von Methoden der KI untersucht und entwickelt. Die Systeme werden auf der Rechnerplattform integriert, zwei Demonstratoren aufgebaut und die Funktionsweise demonstriert. TALIA ermöglicht, neue Methoden der Systemkonfiguration vorzubereiten und zu bewerten. IMA ist bereits heute eine wichtige Kompetenz der deutschen Flugzeugindustrie, eine frühzeitige Bewertbarkeit neuer Technologien hinsichtlich der Erschließung neuer Geschäftsfelder führt zu einer nachhaltigen Erweiterung der Wertschöpfungsfähigkeit in Deutschland.
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    Funktionsintegrierte Sandwichbauteile für die Flugzeugkabine als Voraussetzung für die Industrie 4.0 und innovative Betriebs- und MRO-Prozesse - Teilvorhaben: Kabinensystemintegration
    Ziel des Vorhabens ist der Entwurf von funktionsintegrierten, intelligenten und datenverarbeitenden Sandwichbauteilen für die Kabine (so genannte Bauteile 4.0). Solche Bauteile stellen eine wichtige Voraussetzung für die intelligente Produktion und für innovative MRO-Prozesse dar. Der Schwerpunkt des Vorhabens liegt in der Integration von Elektronik- und IT-Funktionalität in Sandwichbauteile. Mit solchen funktionsintegrierten Kabinenbauteilen werden ganzheitliche, digitale Fertigungs-, Betriebs- und Wartungsstrategien grundsätzlich erst ermöglicht. Weiterhin bieten die Bauteile mit Elektronik- und IT-Funktionalität verbesserte Eigenschaften für die Nutzung und Integration von Sensorik, Aktuatorik, für die Datenübertragung und Datenspeicherung sowie für die Identifikation und die drahtlose Kommunikation. Eine Steigerung der Leistungsfähigkeit und Effizienz bei „end-to-end“-Produktentwicklungs- und Produktionsprozessen mit digitaler Dokumentation mit Bauteilverfolgung in einer Fabrik der Zukunft wird damit möglich.
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    KMUDigital - 4.0 Fähigkeit von KMU in der n-Tier Lieferkette und bei MRO-Prozessen - Teilvorhaben: Entwicklung der Methoden und Werkzeuge zur Spezifikation Auslegung Industrie-4.0-fähiger Prozesse bei kleinen und mittleren Unternehmen in der Luftfahrt
    Die Herausforderungen der Digitalisierung in der Luftfahrtindustrie lassen sich nicht ausschließlich "Topdown" von den OEMs lösen. Vielmehr muss innerhalb der gesamten n-Tier-Lieferkette und bei MRO-Prozessen die Industrie-4.0-Fähigkeit zum allseitigen Nutzen herbeigeführt werden, was bei KMUs nicht ohne F&E-Kooperation umsetzbar ist. Um bei den KMUs parallel zu den OEMs diese 4.0-Fähigkeit auch "Bottom-up" herauszubilden, untersucht und löst das geplante Vorhaben KMUDigital bei zwei sehr unterschiedlich in die Lieferkette und MRO-Prozesse eingebundenen KMUs, nämlich bei einem „Tier-2-Supplier“ und bei einem „Supplier von Parts and Appliances“ die genauen Bedingungen für die Indutrie-4.0-Fähigkeit.
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    Müheloses Reisen und smarte Sicherheit mittels eines digitalen Prozessschlüssels - Teilvorhaben: Digital unterstützte Tür-zu-Tür Reiseprozesse
    Gesamtziel des Vorhabens ist die beispielhafte Implementierung eines digital unterstützten Reiseprozesses mit verbesserter Sicherheit und höherer Passagierfreundlichkeit in das Lufttransportsystem. Dieses ist durch ein weiteres Wachstum bei den Passagierzahlen und gleichzeitig durch sehr begrenzte Möglichkeiten bei der räumlichen Ausdehnung der Systeminfrastruktur gekennzeichnet. Die Forderung des Advisory Council for Aviation Research and Innovation in Europe (ACARE) im Flightpath 2050, dass in Europa künftig 90% aller Reisenden innerhalb von vier Stunden von Tür zu Tür reisen können [1], soll mit dieser Implementierung unterstützt werden. Ziel des Teilvorhabens der TUHH ist die Integration eines so genannten „PaxToken“ als elektronische Identität in den Tür-zu-Tür Reiseprozess für den Passagier. Die Nutzung eines Token als Prozessschlüssel für ein vereinfachtes und sicheres Reisen wird von der IATA intensiv gefordert) [2]. Die Einführung und Nutzung digitaler Identitäten (eID) [3] wird im Zeitalter der digitalen Transformation in Europa zur Erhöhung der Sicherheit intensiv vorangebracht und harmonisiert. Insbesondere das Lufttransportsystem kann von den technologischen Ausprägungen profitieren, weil damit Effizienzsteigerungen und schließlich auch automatisierte Sicherheitskontrollen möglich werden. Die Nutzerakzeptanz wird durch neue Selbstbedienungsfunktionen und durch elektronische Services erreicht, so dass mit der Technologie in Europa ein passagierfreundliches, selbstbestimmtes und zugleich sicheres Reisen ermöglicht wird. Das im Vorhaben von der TUHH verfolgte Ziel stellt eine Prozess- und Serviceinnovation dar, welche der Herausforderung der wachsenden Passagierzahlen und den steigenden Sicherheitsanforderungen im Lufttransport begegnet. Das Institut für Flugzeug-Kabinensysteme trägt zu diesem Ziel mit Methoden und Werkzeugen des Systems Engineering und des Systems Security Engineering für eine durchgängige Spezifikation für effiziente cyber-physische Prozesse im Lufttransportsystem bei. In der Luftfahrtindustrie besteht derzeit ein hoher Bedarf an einer Methodik zum Entwurf komplexer Systeme für digitale Passagierservices und für flexible kundenorientierte Wertschöpfungsnetzwerke. Systems- und Service-Engineering ist hierbei ein erfolgversprechender Weg, sofern dieses konsequent zum Einsatz kommt, ausgebaut und erprobt wird. [1] ACARE, ACARE Mobility Challenge, Royal Aeronautical Society, 23.02.2016: https://www.aerosociety.com/Assets/Docs/Events/Conferences/2016/796/Mobility_Challenge_Christoph%20Schneider.pdf (abgerufen am 31.05.2017) [2] IATA, Passenger Facilitation, Passenger's identity management to reduce repetitive identity checks and create a seamless flow through the reuse of a single token, http://www.iata.org/whatwedo/passenger/Pages/passenger-facilitation.aspx (abgerufen am 31.05.2017) [3] eID-Funktion: http://www.die-eid-funktion.de/ (abgerufen am 31.05.2017)
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    The intelligent Cabin
    Die intelligente Kabine (iCabin) vernetzt Informationen von hochentwickelten Kabinensystemen zu einem Gesamtzustandsbild für neue innovative digitale Fluggast-, Flugbegleiter- und Airline-Dienstleistungen. Der Gesamtverbund konzentriert sich hierbei auf folgende Schwerpunktziele: - die Erstellung eines Kommunikationsstandards für ein intelligentes Kabinennetzwerk, - die Einführung von vorbeugender Wartung im Bereich der Kabinensysteme inklusive standardisierter Schnittstellen, - die Verbindung von aktuell unabhängigen Kabinensystemen, wie z.B. Sitze, Küchen, Toiletten und Oberflächen, über das Kabinennetzwerk. Die intelligente Kabine generiert und vernetzt Informationen von Systemen und Sensoren zu einem aktuellen Gesamtzustandsbild der Kabine. Diese Informationen ermöglichen eine bisher nicht existierende vorrauschauende Wartung. Ein drahtloses intelligentes Kabinennetzwerk, das als offene Plattform ausgelegt ist, verbindet die intelligenten Anwendungen, Sitze, Küchen, Toiletten und Oberflächen. Die intelligenten Anwendungen ermitteln den aktuellen Zustand der Systeme, geben eine Ausfallprognose und ermöglichen eine vorbeugende Wartung. Hierfür werden die intelligenten Sitze, Küchen, Toiletten und Oberflächen mit der notwendigen Infrastruktur ausgerüstet. Hierdurch wird die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Kabine und damit auch die Zufriedenheit der Fluggäste erhöht. Weitere Anwendungen zur Vernetzung von Fluggast und Flugbegleiter werden vorbereitet. Hierzu werden in dem entstehenden Kabinennetzwerk entsprechende Kommunikationsprotokolle vorgesehen. Die hierfür neu zu etablierenden Standards im Bereich der Kabinenkommunikation ermöglichen eine zukünftige Flexibilität für die Zulieferindustrie, um Systemerweiterungen sukzessiv zu ergänzen und die Skalierbarkeit sicherzustellen. Um eine breite Basis zu erreichen, bringen sich als Verbundpartner auch Wettbewerber in dieses Vorhaben ein. ln dem interdisziplinären Team sind als internationale assoziierte Partner Boeing und Etihad Airlines vertreten. Die Einbeziehung der Kundenanforderungen (Airlines, OEM) in einer solch frühen Phase ermöglicht eine positive Verwertungsperspektive für die neu entstehenden Produkte und erfordert eine zeitnahe und zügige Bearbeitung innerhalb der 39-monatigen Projektlaufzeit, insbesondere hinsichtlich der neu zu etablierenden Standards.
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