Self-Healing Baukomponenten im Cockpit

Inhaltsverzeichnis

1. EINLEITUNG
1.1 Aufgabenstellung
1.2 Vorgehensweise
1.3 Motivation

2. AUTONOMIC COMPUTING
2.1 Self-Healing: Grundkenntnisse
2.2 Stand der Technik

3. Informatik
3.1 Voraussetzungen
3.2 Machbarkeit
3.2.1 Realisierungsaufwand
3.2.2 Machbarkeit aus heutiger Sicht

4.1 Ein Blick in die Zukunft
4.2 Schlusswort

Literaturverzeichnis

1. Einleitung

1.1 Aufgabenstellung

Eines der wichtigsten Themen der heutigen Luftfahrtindustrie ist der Sicherheitsaspekt. Die International Civil Aviation Organization (ICAO) definiert die Sicherheit als das Niveau auf dem ein Risiko akzeptabel ist und durch Gefahrenidentifizierung und Risikomanagement so erhalten werden kann. Diese technologische Herausforderung benötigt ununterbrochene Entwicklungen. Ingenieure suchen ständig neue Technologien, um das bestmögliche Niveau im Bereich Luftfahrtsicherheit zu gewährleisen. Die Herausforderung besteht darin, den Fehl­funktionen vorzugreifen, sie rechtzeitig zu erkennen und zu reparieren. Diese Reparaturen sollten so wenige Einwirkungen auf dem Flugbetrieb wie möglich haben, um die Produktivität zu erhalten.

Ein Flugzeug, das Fehler sofort identifiziert und sie selbst reparieren kann, wäre optimal. Dieser noch nicht alltägliche Prozess ist im Begriff Self-Healing enthalten und steht im Zent­rum der Aufmerksamkeit auf der Suche nach Zukunftstechnologien. In diesem Bericht wird der Einsatz von fehlertoleranten Komponenten im Cockpit diskutiert, die Voraussetzungen dafür untersucht und die Hindernisse um diese Technologie nutzen zu können erläutert.

1.2 Vorgehensweise

Um das Self-Healing Konzept im Bereich Avionik zu diskutieren wird zuerst das Thema Au­tonomic Computing erweitert und der aktuelle Stand der Technik aufgezeigt. In einem zwei­ten Schritt werden fehlertolerante Komponenten aus einem rein technischen Blickwinkel be­trachtet. Die Voraussetzungen für die Fehleridentifizierung und die Konfiguration von Soft­ware und Hardware werden erläutert und deren technische Machbarkeit in Frage gestellt. Dazu werden schlussendlich mögliche Hindernisse erwähnt. Zum Abschluss wird ein Blick in die Zukunft geworfen und der Einsatz solcher Technologien im Zivil- sowie in der Militärluft­fahrtindustrie vorgestellt.

1.3 Motivation

Die stetige Weiterentwicklung im Bereich Sicherheit bildet einen zentralen Pfeiler der Her­ausforderungen in der Luftfahrtindustrie. Dessen Studium ist wesentlicher Bestandteil der Ausbildung eines Ingenieurs und eines Piloten. Jeder Fachperson im Bereich Aviatik sollte der gegenwärtige Stand der Technik bekannt sein um am Sicherheitsprozess teilnehmen zu können. Der Self-Healing Prozess ist zwar heute noch in Entwicklung, aber die Idee von ei­nem fehlertoleranten Cockpit sicherlich vielversprechend.

2. Autonomic Computing

Als Autonomic Computing bezeichnet man ein Computersystem, das sich ohne menschliche Hilfe selber kontrollieren und justieren kann. Daraus folgt, dass Systemfehler und Zeiten in der das System offline ist reduziert werden.

Ein autonomes System kann erst als solches betrachtet werden, wenn es folgende Voraus­setzungen erfüllt:

- Um autonom zu sein muss ein System „sich selber kennen" und sollte nur Kompo­nenten enthalten, die eine eindeutige Identität besitzen.
- Das System muss sich selbst aufbauen und neu konfigurieren können, selbst unter verschiedenen und unvorhersehbaren Zuständen.
- Das System sorgt nicht nur dafür den Status Quo zu erhalten, sondern optimiert sei­ne Prozesse und Abläufe stetig.
- Ein Autonomic-Computing-System muss sich selbst wiederherstellen können. Es muss sich von regulären, sowie speziellen Ereignissen erholen können, welche bei einigen Systemkomponenten Fehlfunktionen verursachen können.
- Ein autonomes System muss sich selbst vor Einflüssen der virtuellen Welt schützen können.
- Das System kann nicht in einer hermetischen Umgebung existieren.
- Das System wird die optimalen Ressourcen die für den Betrieb benötigt werden vo­raussetzen, seine Komplexität aber beibehalten.

2.1 Self-Healing: Grundkenntnisse

Eine Unterkategorie des Autonomic Computings sind die Self-Healing-Systeme. Self-Healing heisst, das System muss die Fähigkeit haben Fehlfunktionen zu finden, zu diagnostizieren und entsprechend darauf zu reagieren. Um Systemfehler und mögliche zukünftige Fehler automatisch erkennen zu können, muss das Systemverhalten bekannt sein. Wie bereits zu­vor beschrieben ist es eine Voraussetzung an ein Autonomic Computing System, das eigene Verhalten und seine Ausstattung zu kennen, und daraus zu schliessen, ob das aktuelle Ver­halten des Systems den Vorgaben entspricht und korrekt läuft. Die System-Datenbank muss natürlich erweitert werden falls neue Komponenten an das System angeschlossen werden, um immer auf dem neusten Stand zu sein und rechtzeitig reagieren zu können.

Das System folgt grundsätzlich immer einem festgelegten Kreisprozess. An erster Stelle die­ses Prozesses steht das monitoring. In diesem Zyklus inspiziert das System seine Ausstat­tung nach unvorhergesehenem Verhalten.

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