PERSPECTIVAS DE LA COMPUTACION EN LA AVIACION

PERSPECTIVAS DE LA COMPUTACION EN LA AVIACION
POR
DR. EDUARDO RIVERA PORTO
(UNIVERSIDAD INTERAMERICANA DE PUERTO RICO)
(RECINTO METROPOLITANO)
La aviación siempre ha sido considerada como una tecnología
de avanzada, que ha impulsado a la innovación en otros campos:
materiales, combustibles, aerodinámica etc.
Actualmente se presenta un fenómeno revolucionario en la
aviación, su fusión con otra alta tecnología: la computación, para
desarrollar nuevos conceptos en el servicio del transporte aéreo.
la computación actualmente, es uno de los principales aceleradores
en el progreso de la aviación. A decir de Lundstrom (85), los
avances en las tecnologías de la computación y de la información
están rebasando la habilidad de la industria aeronáutica para
asimilarlas, sin embargo son estas tecnologías la llave de la
competitividad aeronáutica americana.
La feroz competencia entre las compañias aéreas no sólo es de
imagen o precios, sino tambien y fundamentalmente en economias y
servicios. Es en esto último donde interviene la computación,
haciendo
posible
el automatizar funciones,
brindar
mayor
seguridad, optimizar recursos y ofrecer más y mejores servicios a
los clientes a través de información oportuna.
Las inversiones hechas en computación en las aerolíneas son
ya cuantiosas, demostrando así la importancia que tienen para el
funcionamiento de las mismas. Se han invertido prácticamente dos
billones de dólares en computación para la aviación, sin tomar en
cuenta los equipos computarizados a bordo de los aviones. Un gran
porcentaje de esta cantidad ha sido gastado no en equipos sino en
programación. Hace unos años se calculaba que ese porcentaje de
programación podría llegar ser de un 40 %.
La tasa de crecimiento de las inversiones en computación en
esta rama, según la revista Air Transport World, es de un 25 %
anual. Este veloz crecimiento de la computación surgió como una
necesidad de aumentar la eficiencia de los vuelos. Es decir el
aumentar la capacidad aprovechada por los vuelos y rutas, así como
el aumento gigantesco en el volumen de operaciones ponía en clara
ventaja a los sistemas automatizados sobre los sistemas manuales.
(Ver figura 1).
FIGURA 1. Eficiencia contra Volumen de operaciones en una
aerolínea
El aumento de precios que han sufrido las compañias aéreas,
rebasa de lejos los índices inflacionarios globales. No sólo los
combustibles, sino los cargos por aeropuerto, la atención por
plaza o capacidad ofrecida se han incrementado enormemente, por lo
que han buscado otras formas de economizar y optimizar, empujados
por la competencia. Así los costos totales no han
subido
afortunadamente, en la misma proporción que los otros insumos.
(Ver figura 2).
Buena parte de la responsabilidad de esta moderación en el
aumento de costos ha sido logrado por un uso racional de la
computación. Contrariamente a lo que podríamos espera en un
aumento desmedido del personal de cómputo en las empresas aéreas,
este se ha mantenido a niveles bajos, aproximadamente en un 3.5 %
del personal total y en un 4.5 % del personal de tierra. (Ver
figura 3). Para estos datos se ha fundido al personal de
computación con el de telecomunicaciones, ya que prácticamente
todas las tareas de telecomunicaciones son computarizadas y que la
mayoría de los servicios de computación que ofrecen las compañias
aéreas son ofrecidos vía telecomunicaciones. En Europa, dada la
importancia de esta fusión Computación - Comunicaciones, se ha
acuñado un nuevo término: Telemática.
FIGURA # 2
COMPARACION DE INCREMENTOS DE COSTOS EN AEROLINEAS
FIGURA # 3, COMPARACION DE PERSONAL
ENTRE ALGUNAS AEROLINEAS
AEROMEXICO
PERSONAL TOTAL
10,535
PILOTOS
730
SOBRECARGOS
1,256
PERSONAL DE TIERRA
8,546
PERSONAL DE
363
COMPUTACION Y COMUNIC.
% DE PERSONAL DE C&C
3.44
RESPECTO AL TOTAL
% DE PERSONAL DE C&C
4.25
RESPECTO AL DE TIERRA
SWISSAIR
15,956
924
1,999
13,033
555
AIR CANADA
23,198
1,871
3,102
18,209
844
3.48
3.64
4.26
4.64
Pasemos revista a algunos de los más importantes logros
esta área de computación o mejor de Telemática en la aviación.
en
La aviación fué el gran impulsor de la creación de grandes
redes de telecomunicaciones a nivel mundial, las dos más conocidas
son SITA y ARINC. Estas redes permitieron dar un salto adelante en
el
suministro
de
servicios,
principalmente
el
de
telereservaciones, se han desarrollado muchos de estos grandes
sistemas de base de datos (por ejemplo el sistema ACA) que
empujaron a la computación a desarrollar y mejorar los conceptos
de tiempo real, tiempo compartido, bases de datos repartidas y muy
grandes bases de datos. Igualmente en telecomunicaciones , las
primeras grandes aplicaciones comerciales en gran escala fueron
para la aviación, como el desarrollo del aún utilizado protocolo
PARS.
Se ha creado todo una industria de suministro de servicios
telemáticos a las empresas aéreas, cabe destacar el rol pionero de
IBM en este campo (se calcula que el 64 % de las aerolíneas tienen
equipo IBM), lo que ha generado normas de programación
y
compatibilidad en equipo. Muchas otras empresas como Amdahl o
Raytheon han surgido en esta apertura de compatibilidad. IBM
tambien ha incursionado en los sistemas de control de tráfico
aéreo, recientemente ganó el concurso para equipar de estos
sistemas a la Administración Federal de Aeronáutica de los Estados
Unidos con un contrato que va de los 3.6 a los 5.6 billones (miles
de millones) de dólares (Grover 88).
El hecho de que el sistema de telereservaciones haya sido el
primer gran sistema de las aerolíneas, no es casual, sino que fue
y es el eje de información de la empresa, ya que le permite
planear sus actividades y conocer sus ingresos. Así el 92.8 % de
las aerolíneas del mundo han computarizado sus reservaciones, aún
antes de automatizar sus datos financieros (91%). Se puede decir
que a partir de una flota mediana de unos 15 aviones es
indispensable el computarizarse y todas se han computarizado para:
-reservaciones,
-sumistro de boletos,
-confirmación de vuelos,
-recepción de maletas y rastreo del equipaje,
-expedición de pases de abordar,
-descuentos y tarifas,
-conexiones y excursiones,
-complementación con renta de autos o reservación de hoteles,
-pago con tarjetas de crédito etc.
Algunas areas técnicas menos visibles para el pasajero, pero
de igual importancia al computarizarse son:
-planeación de vuelos,
-asignación de la tripulación,
-balance en el peso de un avión,
-registro del mantenimiento de las partes de cada avión,
-inventario de piezas de refacción,
-control de la carga aérea,
-registro de menús, limpieza y arreglo de la cabina,
-crédito, cuentas por cobrar y contabilidad en general,
-control y despacho de ventas a bordo etc.
El costo del desarrollo de programación de las aerolíneas es
tan cuantioso que algunas de ellas han optado por mercadear sus
desarrollos. Aunque el mercado de la computación en las aerolíneas
no es tan numeroso no es despreciable. Algunos paquetes de
computación han alcanzado precios que alcanzan los 2 millones de
dólares (como Memis de Alitalia), pero hay otros. No es raro
encontrar paquetes de 300 mil y 500 mil dólares. Estos altos
precios se justifican no sólo por lo complejo y fiable de la
programación, sino por que pueden producir ahorros sustantivos,
que al multiplicarse por los miles de pasajeros superan a la
inversión. Este nuevo mercado ha llevado a que el 20% de las
aerolíneas ofrezcan sus servicios computarizados o telemáticos a
otras compañias y a que casi el 40 % de las empresas aéreas
mercaden u ofrezcan sus programas. Algunos casos exitosos de esta
comercialización es la de American Airlines, Eastern, British
Airways etc.
La competencia entre las aerolíneas ha llevado tambien como
consecuencia a una tendencia a la integración vertical. En algunos
casos se llevó a establecer sus propias redes de telereservación
llevando estos servicios hasta las agencias de viaje. Las redes
así montadas han seguido la estructura centralizada que por
excelencia ha caracterizado a las aerolíneas. Estas redes siguen
la topología llamada de estrella, es decir de conexiones como
rayos que salen del núcleo de una estrella a cada agencia de
viajes,
las estrellas son los núcleos operativos de
cada
aerolínea. (Ver figura 4). Así por ejemplo, ya en 1982 American
Airlines tenía una red con más de 35,000 terminales en el mundo.
LINEAS DE APLICACION EN EL FUTURO
A continuación se presentarán algunas de las lineas
desarrollo tecnológico computarizado más prometedoras en
aviación.
de
la
Automatización del aeropuerto.
El aumento de tráfico aéreo y la congestión humana en algunos
aeropuertos que han tenido que rediseñarse para crecer a tamaños
gigantescos, ha implicado que se deba de agilizar este movimiento
y hacer la estancia del pasajero en el aeropuerto más agradable y
completa.
Además de la información clásica sobre tráfico
aéreo,
temperatura, salas de espera y llegada de pasajeros o maletas, se
han podido automatizar otras funciones en el aeropuerto. Así por
ejemplo, se han rediseñado sistemas de conducción de pasajeros y
maletas
de manera automática desde diferentes
puntos,
la
información debe de poderla obtener el usuario sin hacer largas
filas y preferentemente automatizada; esto involucra preguntas
desde tarifas y conexiones hasta listas de espera y reclamaciones.
Se puede derivar a los pasajeros a otras salas cuando alguna está
ocupada, igualmente en las salidas o en el "chequeo" del equipaje.
Quedan otros servicos por automatizar como las tiendas libres de
impuesto en el aeropuerto o la coordinación de paquetes libres de
impuesto compradas en otras partes.
La automatización del aeropuerto, sin embargo está aún lejos
falta unificar muchos servicios dispersos como la información
turística, la información sobre hoteles, la renta de automóviles
los taxis y transportación desde el aeropuerto etc. con las
propias del aeropuerto, las de una compañia aérea con las de otra
etc.
Una primera solución es lograr compatibildad en
las
estaciones y terminales de telecomunicación un "cute", pero
incluso podrían estar todas montadas desde una gran
única
computadora o en una red. El problema va más allá de la conexión
eléctrica y la compatibilidad de equipo, ya que tambien se están
juntando bases de datos de naturaleza diferente que no sólo
relacionan entre sí, sino que se necesitan comunicar entre sí.
se
Asimismo, es posible imaginar el poder conectar el tipo de
información anterior a los aviones ya en vuelo, tanto para los
pasajeros como para la tripulación. Las situaciones de emergencia,
las instrucciones de último momento a la tripulación,
las
restricciones sobre artículos, la carga que tiene el avión que
recoger o depositar en cada aeropuerto, el manejo de contenedores,
etc. Este tipo de conexión avión - aeropuerto necesitaría de un
acoplamiento con estaciones terrestres, ya se contemplan a este
propósito dos proyectos el ERCOM de SITA y ACARS de ARINC.
El aeropuerto automatizado, no sólo manejaría información
sino que algunas de las funciones clásicas del mostrador de las
compañias
aéreas
podría ser realizado desde
máquinas
de
autoservicio. Tales servicios podrían ser: obtención de pases de
abordar, recolección de boletos, manejo de tarjetas de crédito,
etc. Un problema aquí surge por falta de estandarización entre las
principales aerolíneas en lo que se refiere a códigos, formatos y
normas
de comunicación. Igualmente la optimización de
las
comunicaciones en el aeropuerto puede competir con la optimización
de las comunicaciones globales de cada aerolínea.
Con el advenimiento de la Inteligencia Artificial, se piensa
en que se podrá tener ahora en el aeropuerto, algunos sistemas
expertos de consulta sobre situaciones especiales, problemas
técnicos o de emergencia etc.
La teleconferencia.
Además de que las teleconferencias pueden hacer bajar el
número de viajes de negocios, ya que los ejecutivos podrán y
pueden ya en algunos casos conferenciar entre sí, sin necesidad de
desplazarse. La teleconferencia puede ser muy útil para la toma
de decisiones casi "instantánea". Así por ejemplo, una reparación
de emergencia puede ser controlada desde lejos, o bien en caso de
desastres, el enlace con los tomadores de decisión es crítico,
consultas migratorias o de regulaciones, control al narcotráfico
etc. Alguna de esta información puede ser enviada por los sistemas
tradicionales de teléfono, pero para otras conviene los nuevos
cableados de fibra óptica.
La teleconferencia va a tener que estar conectada o mejor
dicho integrada con bases de datos, para el obtener la información
deseada y tomar la mejor decisión. En el caso de mensajes
estratégicos, claramente se tendrá que recurrir a la criptografía
en la comunicación.
Los centros de decisiones.
Los cuartos de guerra han comenzado a popularizarse en las
empresas gigantes que requieren afrontar situaciones de emergencia
que involucran una gran cantidad de información y ésta es
compleja. Cada empresa así concentra y hace coherente
las
decisiones
al
interior
de la
misma.
¿Qué
hacer
ante
descomposturas, epidemias, huelgas locales de personal o pilotos?
¿Ante la pérdida de un avión, cómo reconfigurar la flota?, etc..
Hay muchas otras situaciones críticas que si bien no son una
emergencia si requieren de simulaciones en computadora para
determinar la mejor estrategia a seguir en la empresa, cómo
afrontar a la competencia, qué nuevas rutas tomar, donde conviene
abastecerse de combustible, cuando y por cuál tipo de avión
renovar la flota o parte de ella, qué planes de contingencia
prever, cómo incorporar y hacer seguimiento de la nueva tecnología
etc.
El centro de decisiones ligado a una computadora y a una red
de las mismas con el centro de información de la empresa, recaba y
analiza los datos históricos y realiza ejercicios de simulación,
generando y comparando alternativas, del tipo "que pasa si...". En
fin estos centros de decisión son el apoyo a la alta gerencia y
dirección de las empresas, en un mundo complejo y disperso como lo
es el de la aviación.
Automatización de la Oficina.
La automatización de la oficina va a seguir creciendo en
estas empresas, donde una fuente importante de egresos es a través
del personal y sus beneficios marginales. Por otra parte la
automatización de las oficinas en las aerolíneas tiende a:
suministrar la información oportuna que necesita la compañia,
crear y proveer nuevos servicios a los clientes, integrar las
diferentes aplicaciones en un ambiente de seguridad y finalmente
la integración telemática de redes de valor agregado, es decir que
puedan transmitir voz, datos, imágenes etc. (ISDN en inglés). El
manejo simple para empleados y público de dispositivos necesita de
interfaces gráficas, preferentemente a color y con voz. El
procesamiento distribuido permitirá cierta autonomía a algunas
funciones
localmente y aligerará las cargas y
costos
de
comunicación, así como el mantener monstruos de centros de cómputo
sumamente costosos. Las compañias KLM y SWISSAIR ya preveen este
tipo de procesamiento distribuido.
Se ha pensado igualmente, el ofrecer ciertos servicios desde
el hogar, en cierta medida ya se puede hacer reservaciones desde
una computadora personal en su casa conectada via un modem, a
algunas de las redes de telecomunicación de las lineas aéreas.
Otra alternativa para el gran público de las grandes ciudades
puede ser el empleo del videotexto, ya sea via ondas televisivas
(empleando para ello los tiempos muertos en la retrasmisión, que
son necesarios para el barrido de las imágenes en el televisor) o
bien via telefónica, lo que permite cierta interactividad.
Aviónica.
Sin duda alguna, los grandes adelantos tecnológicos están
impactando en lo que se conoce como aviónica ("avionics"). Bajo
este último términos se abarca a todos los sistemas computarizados
para la administración de un vuelo incorporados al avión, lo que
comprende a todos los sistemas digitales para el
control,
seguimiento,
diagnóstico y navegación aérea. Gracias a
la
aviónica, la nueva generación de aviones tendrá una
mayor
confiabilidad, serán más fáciles de pilotear donde pantallas
gráficas sintetizarán las imaginas que ahora necesitan de varios
cuadrantes, se contará con mejores métodos de
localización
tridimensional
(lo
que
hará
virtualmente
imposible
las
colisiones), se contará con un diagnóstico interconstruido en
todas las partes vitales de un avión que serán monitoreadas y
transmitidas en tiempo real, los microprocesadores dispersos en el
avión controlarán y monitorearán las corrosiones posibles, las
altas temperaturas, las turbulencias, las resonancias peligrosas,
el rendimiento en combustible etc. La comunicación digitalizada,
para el control desde tierra ya se está realizando, por ejemplo
con la red ARINC.
Aunque actualmente la sustitución de equipo computarizado es
lo más generalizado, en el futuro ya vendrá en buena medida
instalado
desde fábrica, dejando como en las
computadoras
personales, ranuras, cableado y fuentes de poder para agregar
nuevo equipo. Se calculaba que en 1980 se había instalado 265
millones de dólares en equipo "aviónico", ya en 1981 esta cifra
llegaba a 300 millones. Pero las tasas de incorporación de equipo
"aviónico" siguen creciendo. Algunas compañias como IBERIA pasó de
2.3 millones de dólares de inversión en equipo "aviónico" a casi
13.5 millones, AMERICAN AIRLINES ya había rebasado los 30 millones
hace algunos años. Tambien en este punto se está dando la
competencia entre las lineas aéreas.
UNA NUEVA COMPUTACION
La aviación y la industria aeronáutica están haciendo y
participando en desarrollos que son pioneros en computación, la
demanda de ciertos productos de computación por parte de la
aviación tambien se dá. Las principales áreas de la computación
que se han visto demandadas son:
-microelectrónica y componentes
-diseño asistido por computadora
-procesadores científicos especializados, supercomputadoras y
procesadores en paralelo
-"software"
-inteligencia artificial y sistemas expertos
-interfase hombre máquina
-desarrollo de sistemas
-sistemas de alta integridad
Las necesidades de procesamiento especializado para resolver
ecuaciones de hidrodinámica y simulación en tiempo real, requiere
de la potencia de las llamadas supercomputadoras con todas sus
características de gigantismo: velocidades de 1000 MIPS (millones
de instrucciones por segundo) o incluso de 1000 Gflops (billones
americanos de instrucciones flotantes por segundo, un billón
americano son mil millones) con memorias RAM del orden de 10
Gbytes (miles de millones de bytes). Un gran esfuerzo se debe de
dar en lograr la estandarización de interfases físicas al igual
que en las representaciones de datos.
La necesidad de microcircuitos especializados se evidencia en
la necesidad de cálculos de dinámica de fluidos. Igualmente se
requieren
de
microcircuitos sensores
con
capacidades
de
procesamiento y memoria para integrarse a casi todas las partes
del avión. Estos circuitos deben de mostrar una gran modularidad y
ser capaces de resistir condiciones hostiles de temperatura,
presión,
vibraciones, etc. con una gran confiabilidad.
El
almacenamiento en memoria secundaria de tipo magnético rotativo ha
sido difícil de emaquetar en las aplicaciones en los aviones, se
espera su reemplazo por almacenaje óptico de gran densidad.
Igualmente se prevee un cambio en el cableado de comunicación por
fibra óptica para soportar los grandes anchos de banda, altas
velocidades y la multitud de canales que se requieren con poco
peso.
Las
estaciones de trabajo,
terminales
inteligentes
especializadas, contarán con gran memoria, video de altísima
resolución con multitud de colores.
Igualmente se va a requerir de un "software" adecuado para
procesar
estas nuevas computadoras y
procesadores:
nuevos
algoritmos de cálculo científico, algoritmos de procesamiento en
paralelo, redundancia y capacidad de realizar pruebas eficientes.
Nuevos sistemas de modelación flexible del mundo real serán
necesarias, tanto para el diseño como para pilotear en tiempo real
algunas funciones. La previsión de fallas en el equipo y los
"tests" tienen prioridad por razones de seguridad.
La
alta integridad va a requerir esfuerzos tanto
de
"hardware" como de "software", por ejemplo la necesidad de tener
trayectorias de interconexión en las redes y algunos dispositivos
de manera redundante. Igualmente se tiene la necesidad
de
monitorear
activamente
los componentes de un
avión
para
diagnosticar, proveer mantenimiento y predecir la necesidad de
mantenimiento. Esta predicción por fallas incipientes debe de
permitir el aplicar cuando se pueda, una acción correctiva o el
programar al menos un mantenimiento pronto.
El uso de sistemas expertos se confronta actualmente al
problema de la especificación completa de la "expertise" de un
sistema; esta adquisición del conocimiento y la robustez de la
base de conocimiento generada, toma demasiado tiempo. Por lo que
se prevee de momento que van a emplearse los sistemas expertos en
una multitud de pequeños sistemas y no en grandes bases de
conocimiento.
El diseño asistido por computadora como en casi todos los
campos se está integrando al proceso de manufactura, que en el
caso de la aviación a pesar de su volumen de producción débil,
requiere de consideraciones especiales. Se estima que al menos se
podrá ahorrar un 20 % en el tiempo del ciclo diseño - producción,
que en el caso de la aviación es muy grande y por tanto muy
costoso.
A más largo plazo, se piensa en un sistema total de
administración de vuelo, incluyendo el monitoreo total de la
aeronave, la navegación y la guía óptima automática, control del
vuelo y de la dinámica estructural, pilotaje a control remoto para
situaciones críticas y en ciertos casos pilotaje automático
Existe como se ha visto un campo amplio y creciente
aplicaciones y trabajos nuevos en la computación aplicada a
de
la
aviación comercial. Donde se conjugan conocimientos técnicos
especializados, con conocimiento global de la empresa y su
gerencia o toma de decisiones. Puerto Rico por su situación
estratégica aérea en el Caribe, no debería estar ausente de esta
importante cambio tecnológico, para conservar su desarrollo en
esta
área.
Es importante también, el
buscar
inversiones
tecnológicas en este campo.
La Universidad Interamericana de Puerto Rico, ya desde 1985
ha iniciado un programa en Ciencias de Computadoras de Aviación,
para educar y entrenar personal en esta importante rama en el
campo de la aviación. Hay ya aproximadamente 30 estudiantes
cursando esta concentración dentro del programa de Ciencias de
Aviación.
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