211service.com
Boeing's vlucht om te overleven
Volgens bijna elke norm is de commerciële jetfabriek van Boeing in Everett, WA, een indrukwekkende plek. Om te beginnen is het 's werelds meest omvangrijke gebouw - je zou er heel Disneyland plus vijf hectare parkeergelegenheid in kunnen passen. En het is de geboorteplaats van veel van 's werelds grootste commerciële jets, waaronder Boeing's 767, 777 en 747, de legendarische jumbojet met meer dan 400 zitplaatsen die de afgelopen drie decennia een groot deel van de langeafstandsvluchten heeft gedomineerd. Een van de deuren ter grootte van een voetbalveld is versierd met een gigantische afbeelding van drie jets die naar een karmozijnrode zonsondergang vliegen en het opschrift Building the Future of Flight Together. Maar op een recente druilerige dag werd de deur gedeeltelijk geopend, waaruit bleek dat de spelonkachtige hangar, groot genoeg voor drie middelgrote passagiersvliegtuigen, leeg is.
Gezien de vertraging in de commerciële luchtvaart, is de leegstand van sommige delen van de enorme vliegtuigfabriek geen verrassing. Maar ondanks het economische slop, in een kantorenpark op slechts een kilometer afstand, zijn Boeing-ingenieurs druk bezig met het ontwerpen van wat ze hopen dat het de toekomst van het bedrijf als maker van commerciële vliegtuigen zal verstevigen. Het wordt de 7E7 Dreamliner genoemd en als alles volgens plan verloopt, wordt het Boeings eerste nieuw ontworpen commerciële jet sinds de 777 in 1995 werd uitgerold.
Op het eerste gezicht zal de 7E7 een nogal conventioneel ogend middelgroot vliegtuig zijn dat tussen de 200 en 250 passagiers kan vervoeren. Maar Boeing zegt dat het 20 procent minder brandstof zal verbranden dan de huidige commerciële vliegtuigen van vergelijkbare grootte.
Bovendien kon de 7E7, gebouwd van lichtgewicht composieten en boordevol geavanceerde elektronische bedieningselementen en diagnostiek, goedkoop en efficiënt een oceaanhoppende 14.800 kilometer afleggen, met hetzelfde bereik en dezelfde snelheid als grote jets, zoals de 747. Met andere woorden, de 7E7 zou u zonder tussenstop van Parijs naar Minneapolis kunnen brengen en, zeggen bedrijfsfunctionarissen, goedkoper dan welke grote commerciële straaljager dan ook die tegenwoordig vliegt.
Die cijfers kunnen dramatische gevolgen hebben voor luchtreizigers. Relatief kleine langeafstandsvliegtuigen zouden routinevluchten kunnen aanbieden naar verre internationale steden zonder tussenstops in grote hubs. Boeing voorziet inderdaad een markt voor maar liefst 400 nieuwe directe routes tussen stedenparen zoals München en Singapore, Dubai en Taipei, of Athene en Atlanta. Lage bedrijfskosten en meer flexibiliteit in de planning kunnen helpen om de ticketprijzen laag te houden en een broodnodige impuls te geven aan de noodlijdende luchtvaartindustrie. Kortom, de ingenieurs en ontwerpers van Boeing wedden dat de 7E7 het juiste vliegtuig is voor de worstelende, zeer competitieve luchtvaartindustrie.
Of het management van het bedrijf het daarmee eens is, valt nog te bezien. De raad van bestuur van het bedrijf zal naar verwachting begin 2004 beslissen of het zijn verouderende vloot van commerciële jets moet aanvullen en afwegen tegen de ontmoedigende vereiste van een investering van miljarden dollars om de 7E7 te ontwikkelen. Als hij het project goedkeurt, en dat blijft een enorme als-de eerste vliegtuigen in 2008 geleverd zouden worden; als dat niet het geval is, zullen de ingenieurs van Boeing terug moeten naar de tekentafel, met de toekomst van het bedrijf op het spel. (Boeing doet ook een conceptstudie naar een volgende generatie 747, die 5 procent efficiënter en iets groter zou zijn dan de meest recente 747's, die in 1989 werden uitgerold.)
Inderdaad, de inzet op de 7E7 kan nauwelijks hoger zijn. Experts uit de industrie berekenen dat het ongeveer 10 miljard dollar kost om een nieuw model van een commerciële jet te produceren. En ze schatten dat het 7E7-programma al de helft van Boeings jaarlijkse onderzoeks- en ontwikkelingsbudget voor commerciële vliegtuigen van $ 768 miljoen opslokt. Zoals Boeing zelf toegeeft, zou het lot van zijn hele commerciële jet-business wel eens kunnen rusten op het krijgen van het nieuwe vliegtuig. Het is de toekomst. Het is echt. Het is een groot probleem voor ons, zegt Mark Jenks, directeur technologie-integratie bij Boeing voor het 7E7-programma. Als we het verkeerd hebben, is het het einde. En dat weet iedereen hier.
afgebroken starts
Miljarden besparen
Als de Sonic Cruiser van Boeing bedoeld was als de Lamborghini van commerciële jets, lijkt de 7E7 meer op de Honda Civic. De belangrijkste verkoopargumenten zijn brandstofefficiëntie en lage bedrijfskosten. Voor de ingenieurs van Boeing betekent dat het verminderen van de productie- en onderhoudsvereisten, evenals het brandstofverbruik, door het gewicht te verminderen en technologische trucs in te zetten, zoals meer aanpasbare softwaresystemen en sensoren die automatisch en goedkoop structurele problemen detecteren. De brandstofefficiëntieverbetering van 20 procent van de 7E7 komt van een combinatie van nieuwe technologieën. Bijna de helft zal het resultaat zijn van de introductie van straalmotoren van de volgende generatie, geleverd door spelers als General Electric, Pratt en Whitney of Rolls Royce, aldus Boeing-ingenieurs.
Maar de andere helft zal komen van gewichtsverminderingen als gevolg van een wijdverbreid gebruik van composietmaterialen, efficiëntere en lichtgewicht elektrische systemen die de omvangrijkere pneumatische systemen gedeeltelijk zullen vervangen, en van een geknepen aerodynamische vorm die de weerstand vermindert.
Het laatste door Boeing ontworpen passagiersvliegtuig, de 777, gebruikte een aantal composieten. Maar Boeing zegt dat de 7E7 het eerste commerciële vliegtuig zal zijn waarvan de hoofdstructuur, inclusief de romp en vleugels, zal worden gemaakt van deze lichtgewicht, supersterke mengsels van koolstofvezels en epoxy. Composieten zijn ongeveer 20 procent lichter dan standaard aluminiumlegeringen en zijn beter geschikt voor nauwkeurige vormgeving (wat het totale aantal onderdelen vermindert en productiekosten bespaart). En hoewel composieten over het algemeen 10 tot 100 keer meer kosten dan aluminium om te produceren, zeggen Boeing en zijn leveranciers dat ze gepatenteerde productietechnologie hebben ontwikkeld die die kloof drastisch zou kunnen verkleinen. Boeing schat dat het toegenomen gebruik van composieten alleen al zal zorgen voor een verhoging van de brandstofefficiëntie met 3 procent.
Ontwerpers verwachten de bedrijfskosten nog verder te verlagen door verbeterde geautomatiseerde onderhoudssystemen, met name geavanceerde structurele gezondheidsdiagnostiek. De ramp die een Boeing 737 van Aloha Airlines in 1988 overkwam, is een griezelig verhaal dat iedereen in de commerciële vliegtuigindustrie bekend is. Kleine scheurtjes die zich rond aluminium klinknagels hadden gevormd, resulteerden in het afscheuren van een stuk romp op 7.200 meter voor de kust van Hawaï, waardoor een stewardess haar dood meesleurde.
Na de tragedie werden de regelmatige controles van commerciële vliegtuigen op tekenen van structurele schade geïntensiveerd, waardoor de veiligheid toenam maar kostbare, tijdrovende reizen naar de winkel werden toegevoegd. Inspectiemethoden omvatten het gieten van gekleurde penetrerende vloeistof over de romp om eventuele haarscheurtjes te onthullen, en het blootstellen van de romp aan geluidsgolven die trillingen door de huid sturen (het patroon van gereflecteerde trillingen geeft aan of er scheuren aanwezig zijn). Hoewel ze effectief zijn, kunnen dergelijke inspecties gemakkelijk miljoenen dollars aan onderhoudskosten toevoegen gedurende de levensduur van een vliegtuig.
Om de noodzaak van deze inspecties te verminderen, zegt Boeing, zal de 7E7 waarschijnlijk worden bezaaid met geavanceerde, genetwerkte sensoren die automatisch en continu de structurele gezondheid bewaken. Diagnostische sensoren zijn al standaarduitrusting op straalmotoren ( zie If It Ain't Brake, Fix It , TR september 2001 ), waar ze parameters zoals temperatuur, druk en emissies bewaken. En structurele sensoren worden gebruikt in sommige militaire jets, waar de installatiekosten niet zo'n groot obstakel zijn. Maar nu begint de technologie net op het punt te komen waarop we monitoringtechnologie kunnen hebben op de structuur van een commerciële jet, zegt Jenks, de 7E7-directeur technologie-integratie.
Hoewel Boeing niet zal ingaan op het specifieke soort sensoren dat het van plan is in te zetten, suggereert recent academisch en industrieel onderzoek verschillende mogelijkheden. In een toonaangevende benadering trekt een stuk keramisch materiaal dat aan de binnenkant van de huid van een vliegtuig is aangebracht, samen en zet het snel uit, waardoor trillingen worden uitgezonden; een sensor detecteert het golfpatroon dat terugkaatst. Nieuwe scheuren zorgen voor nieuwe reflectiepunten die zich voordoen als veranderingen in dit patroon. Welk type sensoren Boeing ook kiest, hun gegevens worden geanalyseerd door software en waarschuwingen voor mogelijke problemen worden doorgegeven aan piloten en grondpersoneel.
Boeing-ingenieurs heroverwegen ook het hele elektrische netwerk van de 7E7, in de hoop het doolhof van bedrading in commerciële vliegtuigen te verminderen. Computersystemen aan boord worden eenvoudiger en meer geïntegreerd, waardoor minder bedrading nodig is. En draadloze technologie zal ook een rol spelen in niet-essentiële elektronica zoals belknoppen voor stewardessen. Terwijl de 767 van vergelijkbare grootte 160 kilometer bedrading heeft, zou de 7E7 slechts 100 kilometer hebben.
De resulterende gewichtsbesparing is bescheiden - gelijk aan ongeveer acht volwassen passagiers - maar de algemene voordelen van een nieuw elektrisch schema zijn dat niet. Naast het besparen van het gewicht, is het dat je veel minder hoeft te ontwerpen, installeren en je er later zorgen over hoeft te maken, waardoor de kosten gedurende de levensduur van het vliegtuig worden verlaagd, zegt Sinnett.
De ingenieurs van Boeing zijn ook van plan om een hightech, collaboratieve benadering te hanteren bij het ontwerp van het vliegtuig. Het doel is om de onderdelen van de 7E7 in zulke precieze vormen en met zo'n onberispelijke nauwkeurigheid te vervaardigen dat veel van hen letterlijk in elkaar kunnen klikken. We noemen het ons Lego-vliegtuig, grapt Frank Statkus, vice-president technologie en processen van Boeing. Het internet is de sleutel tot het bereiken van een dergelijke precisie. Boeing-teams over de hele wereld - mogelijk op locaties in Europa, Japan, Rusland en de VS - zouden samen de 7E7 ontwerpen. Ondanks hun verafgelegen locaties zouden ze allemaal toegang hebben tot hetzelfde bestand op een server. Het ontwerp woont op één plek, waar het vroeger op 1000 plekken woonde, zegt Statkus. Het elimineren van de noodzaak om veel versies van een ontwerp met elkaar in overeenstemming te brengen, betekent minder kleine fouten wanneer het klaar is. Bovendien is het digitale bestand met het definitieve ontwerp hetzelfde bestand dat leveranciers gebruiken om de onderdelen te fabriceren. Voorheen moest een leverancier soms onze foto digitaliseren om zijn machine te vertellen hoe hij die moest bouwen, zegt Statkus. Deze vertaling veroorzaakte soms fouten.
Op de lange termijn betekent het verbeterde ontwerpproces een eenvoudigere digitale catalogus voor het beheer van toeleveringsketens en efficiëntere onderhoudsprocedures voor de luchtvaartmaatschappijen. En het zou het proces van het ontwerpen van toekomstige versies van het vliegtuig aanzienlijk kunnen vereenvoudigen. Al met al kunnen de besparingen worden geteld in de miljarden dollars over de decennialange levensduur van het vliegtuigontwerp, voor Boeing en de luchtvaartmaatschappijen die de vliegtuigen moeten onderhouden, zegt Statkus.
Wedden op de toekomst
In sommige opzichten hebben ontwerpers van commerciële vliegtuigen een onmogelijke taak. Hoewel ze worden beperkt door de huidige economische problemen en technologische beperkingen, moeten ze nadenken over wat passagiers en luchtvaartmaatschappijen over 50 jaar nodig hebben en willen. De eerste 747's werden immers in 1970 geleverd en er worden nog steeds nieuwe gebouwd die naar verwachting 30 jaar of langer meegaan. Dat betekent dat het basisontwerp van een commerciële jet, indien succesvol, meer dan 60 jaar kan blijven bestaan. Het gaat duidelijk langer mee dan ons allemaal, zegt Walt Gillette, vice-president engineering en productie voor de 7E7. De noodzaak om te plannen voor zo'n lange levensduur, benadrukt hij, maakt het ontwerpen van een nieuw vliegtuig als het ontwerpen van een wolkenkrabber van 100 verdiepingen.
Alleen hoeft niemand 30 jaar lang elk jaar hetzelfde model wolkenkrabber te bouwen en te verkopen. Dat is waar de kunst van het voorspellen van de toekomst komt in een kunst die een straaljager duidelijk kan maken of breken. Boeing wedde het bedrijf in wezen op de 747 aan het eind van de jaren zestig, een gok die zijn vruchten afwierp met een werelddominante jumbojet, een vliegtuig dat perfect was getimed op de stijgende vraag naar betaalbaar luchtvervoer over lange afstanden.
Maar de industrie heeft ook enkele Edsel-achtige ontwerpfouten en andere misrekeningen gezien die hele bedrijven kreupel hebben gemaakt. De L-1011 van Lockheed Martin, die zijn eerste vlucht maakte in 1970, was afhankelijk van een enkele motorfabrikant, Rolls-Royce, een beslissing die financieel rampzalig bleek toen de toen in moeilijkheden verkerende motorfabrikant vertragingen en prijsverhogingen oplegde. Jaren later bleek de driemotorige L-1011 duurder in gebruik dan nieuwere, concurrerende twin-jet-ontwerpen, en dit droeg er in grote mate toe bij dat Lockheed Martin in 1981 de commerciële straaljagermarkt verliet. Eens zo krachtige McDonnell Douglas slaagde er niet in nieuwe modellen te ontwikkelen. ; Boeing kocht het bedrijf in 1997 en stopte snel met de commerciële jets MD-80, MD-90 en MD-11.
En dan was er nog het Concorde supersonische straalprogramma, nog steeds de meest radicale technologische gok in de geschiedenis van commerciële vliegreizen. Het was in wezen een overheidsproject, maar zelfs met substantiële subsidies van Britse en Franse belastingbetalers zijn er slechts 14 van de naaldneuzen ooit in dienst genomen. Vandaag gaan de overlevende leden van de vloot met pensioen, zonder vervanging van supersonische commerciële straaljagers.
Gezien zo'n recente geschiedenis, hoeft niemand in de Boeing-fabriek in Everett eraan te worden herinnerd hoe belangrijk het is om het ontwerp van de 7E7 goed te krijgen, of wat een ander marktdominant commercieel vliegtuig voor het bedrijf zou betekenen. Het gevoel van urgentie rond de fabriek in Everett is bijna voelbaar en reikt tot ver buiten de lege fabrieksvloer achter de hangardeur met het opschrift Building the Future of Flight Together.
Naast het kantoorgebouw waar ingenieurs het 7E7-ontwerp uitpluizen, staat een zusterstructuur van Boeing leeg en beschikbaar voor verhuur. Tijdens een recent bezoek aan een enorme Boeing-machinewerkplaats, was het enige geluid, behalve echoënde voetstappen, een regelmatig tikkend geluid - dat bleek te zijn vier arbeiders die pingpong speelden achter een scherm van karton. Het was duidelijk een faciliteit die net opgroeide om aan zijn volgende grote project te beginnen.
Gillette gelooft bijvoorbeeld dat hij nog een blockbuster-vliegtuig in zich heeft. Hij spreekt enige teleurstelling uit dat het niet de meer radicale Sonic Cruiser zal zijn, die baanbrekend zou zijn geweest in het reguliere commerciële vliegverkeer. Het ging over de waarde van snel gaan, zegt hij. Het is 50 jaar geleden dat de industrie de waarde van extra snelheid echt heeft aangepakt. Maar hij erkent ook snel dat de noodzaak om moedig te zijn moet worden afgewogen tegen de economische realiteit, te beginnen met wat de luchtvaartmaatschappijen bereid zijn te kopen.
Kortom, de uitdaging voor Boeing-ontwerpers, zegt Gillette, is om technologie te gebruiken om de businesscase voor het nieuwe vliegtuig te maken. Gillette weet dat het er allemaal op neer zal komen of zijn team de juiste balans tussen technologische tovenarij en zuinigheid in de productie weet te brengen om het bestuur te overtuigen om nog een keer op het bedrijf te wedden.
Als Gillette en de andere ingenieurs van Boeing de dag kunnen winnen, hebben ze misschien wel meegeholpen bij het bepalen hoe we de komende decennia allemaal zullen vliegen. En het geluid van pingpongballen in de spelonkachtige machinewerkplaatsen van Boeing kan worden vervangen door het in elkaar klikken van de onderdelen van de 7E7, terwijl ze soepel samenkomen op een nieuw bruisende productievloer.