Funktechnologie optimiert Beladeprozess von Flugzeugen

Von Hendrik Seithe und Patrick Dittmer, Wissenschaftliche Mitarbeiter am BIBA – Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH

Der Beladeprozess eines Flugzeugs mit RFID (eigene Darstellung)

Neben der Containerschifffahrt sorgt die Luftfracht für den Brückenschlag der Märkte der globalisierten Welt, insbesondere dann, wenn es zu zeitkritischen Lieferungen oder zur Überbrückung von Engpässen kommt. Die wachsende Konkurrenz und zunehmende Sicherheitsanforderungen im internationalen Luftfrachtverkehr lassen die Ansprüche an den Prozess zur Abwicklung von Luftfracht steigen.¹

Weitere Anforderungen an die Sicherheit ergeben sich aus der korrekten Positionierung der ULDs (Unit Load Devices) innerhalb des Flugzeugs. Falschbeladungen können zu ungleichen Gewichtsverteilungen führen, die sich unmittelbar auf den Kerosinverbrauch und die Stabilität bei Start oder Landung bis hin zur Katastrophe auswirken können. Die korrekte Position der ULDs ist ohne die geeigneten technischen Hilfsmittel nur mit einem hohen manuellen Aufwand während des Beladeprozesses sicherzustellen.

Luftfracht heute

Die klassische Luftfracht-Transportkette setzt sich aus dem Versender, der Spedition im Zulauf, dem Abflugflughafen, der Airline, dem Ankunftsflughafen, der Spedition im Nachlauf und dem Empfänger zusammen. Informationen werden in dieser Kette in der Regel jedoch nur unternehmensintern ausgetauscht.² In der vermeintlich hochtechnisierten Welt der Luftfracht werden Informationen oftmals manuell generiert und weisen dementsprechend viele Medienbrüche entlang der Transportkette auf und sind entsprechend zeitintensiv. Die nachfolgende Abbildung gibt einen Überblick über die Teilnehmer sowie die Material- und Informationsflüsse.

Flugzeuge als Informationslücke

Material- und Informationsflüsse in der Luftfracht (eigene Darstellung in Anlehnung an Beder, H.: Luftfrachtverkehr, Luftverkehrsforum, DVWG 2002)

Wie aus der Abbildung ersichtlich wird, stellt das Flugzeug inklusive der Be- und Entladeprozesse eine Informationslücke dar. Diese Informationslücke sorgt unter anderem dafür, dass die Laufzeit klassischer Luftfracht seit circa 30 Jahren konstant bei sechs Tagen liegt.³ Darüber hinaus kann automatisch nicht sichergestellt werden, dass die richtigen ULDs in die vorgesehenen Flugzeuge verladen werden. Die Frachtprozesse, die das Flugzeug betreffen, beginnen mit der Entladung der Frachträume des Flugzeugs und der Bereitstellung der ULDs für den vorgesehenen Flug. Die ULDs werden auf sogenannten Dollies über das Vorfeld zum Flugzeug transportiert. Die Reihenfolge der Beladung erfolgt auf Basis des Beladeplans, die Verladung jedes ULD wird auf diesem Plan handschriftlich vermerkt. Nach dem Abschluss der Beladung übergibt der Leiter der Bodenmannschaft den unterschriebenen Beladeplan an den Flugkapitän, der die ordnungsgemäße Verladung überprüft und bestätigt.

AutoID-Konzept

Ein vielversprechender Ansatz zur automatischen Identifizierung ist RFID. Bei diesem AutoID-Ansatz werden die ULDs mit Transpondern ausgerüstet, die eine eigene Energieversorgung (aktive RFID) oder keine Energieversorgung (passive RFID) besitzen. Die Antennen werden in das Frachttor des Flugzeugs integriert und geben die akquirierten Informationen an eine Auswerteeinheit weiter. Durch den Abgleich des aktuell verladenen ULDs mit dem Beladeplan und der daraus resultierenden Beladereihenfolge werden falsche ULDs, die verladen werden, umgehend identifiziert und lösen einen Alarm aus. Der Nachweis, dass die Identifikation mit passiver RFID bei 868 MHz erfolgreich möglich ist, konnte bereits geliefert werden.⁴ Der Ansatz, der hier verfolgt wird, basiert auf aktiver RFID-Technologie, welche eine höhere Reichweite aufweist und mit deren Hilfe bereits im Vorfeld der Verladung überprüft werden kann, ob alle zu verladenen ULDs bereitgestellt wurden. Die Abbildung zeigt schematisch den Beladeprozess eines Flugzeugs unter Verwendung von RFID.

Technologien im Test

Reichweite der unterschiedlichen Systeme beim Passieren des Frachttors (eigene Darstellung)

Die Minimalanforderung an ein AutoID-System für Flugzeuge ist die zuverlässige Identifikation der ULDs beim Passieren des Frachttors. Soll ein Abgleich zwischen dem ULD, der aktuell verladen wird, mit dem Beladeplan und der daraus resultieren Beladereihenfolge durchgeführt werden, muss die Zelle, die ausschließlich den Bereich des Frachttors umfasst, so definiert werden, dass die umliegenden ULDs nicht erfasst werden. Auf der einen Seite ist dies über die Verwendung des RSSI softwaretechnisch möglich, eignet sich jedoch durch die wechselnden Umgebungen nur bedingt. Auf der anderen Seite kann durch die Verknüpfung unterschiedlicher Technologien der Erfassungsraum eingegrenzt werden. Im Rahmen von Technologie- Tests wurden unterschiedliche aktive Systeme getestet. Der Testaufbau weist in der Mitte eine Nulllinie auf, die als Basis zur Ermittlung der Reichweite der unterschiedlichen Systeme dient. Der Untersuchungsraum beträgt jeweils drei Meter in jede Richtung der Nulllinie. Die Ergebnisse der Technologie-Tests sind der Abbildung zu entnehmen.

Zusammenfassende Ergebnisse

Ziel dieser Tests ist die Eingrenzung der Reichweite auf einen möglichst kleinen Ausschnitt im Bereich des Frachttors. System 1 weist eine hohe Reichweite auf und eignet sich daher nicht für die genannten Anforderungen. Das System 2 entspricht im Nahfeld den Anforderungen mit einer geringeren Reichweite, die allerdings für eine eindeutige Identifikation noch zu weit ist. Bei dem dritten System handelt es sich um eine hybride Technologie, die im Nahbereich über induktive Felder getriggert wird, und über die große Reichweite der aktiven RFID-Technologie zur Identifikation kommuniziert. Diese eignet sich hervorragend für den Anwendungsfall.

Bei aktiver RFID-Technologie muss zwischen Systemen unterschieden werden, die permanent senden und solchen, die ausschließlich ereignisgesteuert antworten. Die Flugsicherheitsvorschriften schreiben vor, dass weder die RFID-Tags noch die Antennen während des Flugbetriebs Signale senden. Die aktiven Tags werden nach dem Auslesen in einen Standbymodus versetzt. In diesem Modus werden keine Signale gesendet, sodass keine Gefahr von den Tags ausgeht. Bei Bedarf kann der Tag wieder geweckt werden. Ein weiterer Vorteil bei der Orientierung an Geschäftsprozessen ist der geringere Stromverbrauch und damit einhergehend eine längere Standzeit der Batterie. Das ereignisgesteuerte hybride AutoID-System stellt somit einen Ansatz dar, der den Anforderungen der Luftfracht und der Schließung der Informationslücke gerecht wird.

¹ Mitteilung des LBA, 01.11.2010
² Beder, H.: Luftfrachtverkehr, Luftverkehrsforum, DVWG 2002
³ Vahrenkamp, R.: Logistik, Oldenbourg 2007
⁴ RFID im Blick, Sonderausgabe RFID in Bremen, Juli 2006

Beside container shipping air-transport arranges the bridging of worldwide markets, especially for time-critical deliveries. Growing competition and security requirements increase the requirements for handling of air cargo. Today there is an information gap during loading and unloading processes of aircrafts in the information chain for air cargo. A promising approach for closing this gap by automated identification is RFID. The ULDs are equipped with RFID tags, which can be read by antennas at the cargo door of the aircraft. Active RFID systems that have been tested in laboratory environment can be used for this, if clear identification of a single ULD by constrains of range or software adaption is secured. Furthermore active RFID-tags have to be set in standby mode during the flight.

Hendrik Seithe und Patrick Dittmer, Wissenschaftliche Mitarbeiter am BIBA – Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH

Einblick in AutoID/RFID: BIBA – Bremer Institut für Produktion und Logistik