Die vorliegende Dissertation identifiziert und quantifiziert die Potenziale prädiktiver Instandhaltungskonzepte in der Flugzeuginstandhaltung der zivilen Luftfahrt. Fehlerprädiktion wird in Industrie und Forschung als hilfreiches Werkzeug wahrgenommen, die Instandhaltung hinsichtlich Effektivität und Effizienz weiter zu optimieren und somit einen Beitrag zur Senkung der direkten Betriebskosten eines Flugzeugbetreibers im Flugzeuglebenszyklus zu leisten. Durch die Transformation von ungeplanten, den Flugbetrieb störenden Instandhaltungsereignissen hin zu präventiven, geplanten Maßnahmen wird erwartet, dass sowohl die Flugzeugverfügbarkeit als auch die Abläufe innerhalb des Instandhaltungsunternehmens optimiert werden können. Aufgrund der bislang in der Industrie geringen Verbreitung prädiktiver Instandhaltungsansätze sowie der nur wenigen, oberflächlichen Forschungsergebnisse auf diesem Gebiet wird als Ziel dieser Arbeit eine detaillierte Analyse der Potenziale einer Implementierung dieser neuartigen Ansätze definiert. Die Bewertungsmethode soll als entscheidungsunterstützendes Medium dienen, um das Aufwand-Nutzen-Verhältnis prädiktiver Ansätze gegenüber der heutigen Flugzeuginstandhaltung aufzuzeigen.

Den Beginn der Arbeit bildet eine Recherche zu den aktuell vorherrschenden Standards in der Flugzeuginstandhaltung der zivilen Luftfahrt. Hierbei werden sowohl die verschiedenen Instandhaltungsstrategien als auch die entsprechende Kostenstruktur zur wirtschaftlichen Bewertung der Instandhaltung berücksichtigt. Anschließend wird ein Überblick über die in der Wissenschaft verbreiteten Ansätze zur Fehlerprädiktion sowie Indikatoren zur Messung ihrer Performanz gegeben.

Nachfolgend wird die entwickelte Bewertungsmethode vorgestellt. Sie soll zwei grundlegende Funktionen erfüllen: Ausgehend vom Status Quo der heutigen Flugzeuginstandhaltung wird durch die Analyse von potenziellen Einsparungspotenzialen die Spezifikation von Mindestanforderungen an eine Fehlerprädiktion ermöglicht. Desweiteren können bereits vorhandene Prädiktionsmodelle hinsichtlich ihres Risikos und Nutzens im Falle einer Implementierung analysiert sowie bewertet werden. Hierbei stehen die beeinflussten Kostenarten im Fokus. Für eine umfassende Bewertung können zusätzlich zeitbasierte und dimensionslose Kenngrößen berücksichtigt werden. Ein Alleinstellungsmerkmal der vorgestellten Methode liegt hierbei auf der Verwendung von größtenteils deterministischen Eingangsdaten, welche eine hohe Genauigkeit und somit Validität der Analyseergebnisse ermöglichen.

Nachfolgend erfolgt die Beschreibung der softwaretechnischen Realisierung der Bewertungsmethode. Basierend auf zuvor definierten Geschäftsprozess- und Datenmodellen wird ein Simulationsmodell erstellt. Darin werden sowohl die Veränderungen innerhalb der Instandhaltung als auch die Wechselwirkungen mit dem Flugbetrieb abgebildet. Mithilfe einer Monte-Carlo Simulation können die Unsicherheiten bestimmter Eingangsgrößen berücksichtigt und die Analyseergebnisse mit Angabe entsprechender statistischer Größen aufbereitet werden.

In einer Fallstudie werden beispielhafte Ergebnisse der Bewertungsmethode in der Anwendung gezeigt. Dem voraus geht eine Kalibrierung der zunächst geschätzten Prozessaufwände mithilfe zur Verfügung stehender Informationen aus der heutigen Flugzeuginstandhaltung. In dem Zusammenhang erfolgt auch die Modellvalidierung. Nachfolgend werden die Resultate der Analyse einer heutigen korrektiven Instandhaltungsstrategie in Bezug auf eine Beispielkomponente präsentiert, gefolgt von Ergebnissen aus Prädiktionsmodellanalysen.

Aus den Ergebnissen kann abgeleitet werden, dass der Nutzen einer prädiktiven Instandhaltungsstrategie von der Häufigkeit bzw. der Anteile der Prädiktionsfehler, der Vorhersagedauer sowie den Entwicklungskosten abhängt. Dabei muss zwischen Prädiktionsfehlern, die eine Störung des Flugbetriebs zur Folge haben und Fehlern, die den Instandhaltungsbetrieb negativ beeinflussen, unterschieden werden. Ein längeres Vorhersagezeitfenster ermöglicht eine höhere Planbarkeit, bei gleichzeitig vergrößerten Fehlerraten. Desweiteren wird aufgezeigt, wie Entwicklungs- und Betriebskosten einer Einführung von prädiktiver Instandhaltung die Wirtschaftlichkeit des Vorhabens beeinflussen. Wenn die mithilfe des Modells spezifizierbaren Schwellwerte nicht überschritten werden, ergeben sich insgesamt geringere Kosten gegenüber dem heutigen Referenzfall. Die wirtschaftlichste Kombination der jeweiligen Parameter stellt dann das Gesamtoptimum dar.