Future-Proofing Sustainable Aircraft Maintenance: A Novel Aircraft Maintenance Sustainability Assessment Method and Investigating Green Maintenance Repair Overhaul

L’industrie aéronautique joue un rôle crucial dans le développement durable en connectant les personnes, les entreprises et les communautés à travers le monde. Comme le déclare le Air Transport Action Group : "Un transport aérien sûr, fiable, efficace et abordable est essentiel pour une stratégie de mobilité globale visant à atteindre les Objectifs de Développement Durable 2030 des Nations Unies". Cependant, en 2018, l'industrie du transport aérien était responsable de 2,5 % des émissions totales de gaz à effet de serre (GES), un chiffre qui pourrait atteindre 22 % d'ici 2050 si des mesures ne sont pas prises. En réponse, l'industrie de l'aviation s'est fixé un objectif ambitieux de zéro émission nette d'ici 2050. Cet objectif nécessite des avancées technologiques, notamment le développement d'avions plus économes en carburant et des améliorations des flottes existantes. Par conséquent, les systèmes d'avions deviennent de plus en plus complexes sur le plan technique et exigeants en termes de maintenance, positionnant la maintenance des avions comme un élément clé dans la transition vers la neutralité carbone. L'exploitation et la maintenance des avions représentent environ 80 à 85 % du coût total du cycle de vie (LCC) de la plupart des avions. Les coûts de maintenance directs (DMC) peuvent à eux seuls représenter 10 à 20 % des coûts d'exploitation directe (DOC), en fonction de la taille, du type, de la portée, de l'âge et de l'utilisation de la flotte. Compte tenu de ces coûts significatifs, l'amélioration de la durabilité et de l'efficacité des systèmes de maintenance est essentielle pour réduire les coûts du cycle de vie et améliorer la disponibilité des avions. La maintenance a également un impact direct sur la sécurité des vols, la rentabilité et la compétitivité dans l'industrie aérienne, représentant environ 11 % de la main-d'œuvre d'une compagnie aérienne. Cela souligne l'importance de l'industrie de la maintenance des avions dans les dimensions économique, environnementale et sociale de la durabilité de l'aviation. Les recherches et la littérature existantes se concentrent principalement sur l'éco-conception des produits aéronautiques, la circularité et la gestion de fin de vie, tandis qu'il n'y a pas ou peu d'études sur la durabilité de la maintenance des avions. Cette étude considère la maintenance comme l'élément clé de la durabilité dans l'industrie du transport aérien. Elle explore et aborde la durabilité de la maintenance des avions à la fois du point de vue du produit et du processus opérationnel. Contributions : La première contribution - Article de journal évalue la performance de durabilité de la phase de maintenance des avions d'un point de vue produit. Elle examine les fondements du développement des programmes de maintenance des avions, la méthodologie et les processus, ainsi que l'évaluation de la durabilité dans le paysage de l'industrie de la maintenance, en vue de développer un cadre pour mesurer le score de performance de la durabilité de la maintenance des avions (MSPS). Cette étude vise à promouvoir l'éco-maintenance dans une perspective de développement de produit et propose une approche novatrice potentielle pour réintroduire la performance de durabilité de la maintenance dans les pratiques de développement d'éco-conception futures. Le cadre proposé vise à fournir une mesure cohérente et comparable pour évaluer l'impact de la durabilité des exigences de maintenance des avions, des systèmes et des sous-systèmes. Avoir un tel cadre offrirait une visibilité accrue sur l'impact de la durabilité au cours de la durée de vie des avions, en tant qu'outil de benchmarking précieux pour le développement futur d'avions plus durables. Cela aide également les opérateurs aériens et les bailleurs d'avions à prendre des décisions plus éclairées et durables concernant leurs acquisitions et investissements futurs. La deuxième contribution - Chapitre de livre : Elle présente une étude exploratoire complète sur la durabilité de la maintenance des avions d'une perspective Maintenance, Réparation et Révision (MRO). Elle examine le rôle de la maintenance dans l'atteinte de l'objectif zéro carbone net d'ici 2050. Elle découvre le rôle de la maintenance aéronautique dans les mesures d'atténuation et d'adaptation au changement climatique. Elle explore la mise en œuvre et l'intégration potentielles d'un ensemble multidisciplinaire de technologies de l'industrie 4.0, d'outils lean et verts, vers des pratiques MRO plus durables. Ensemble, les deux contributions présentent des informations nouvelles et perspicaces sur les défis et les opportunités vers une maintenance plus durable de la flotte mondiale existante ainsi que sur le développement futur d'avions plus durables.

Abstract

The Aviation industry plays a crucial role in sustainable development by connecting people, businesses, and communities worldwide. As the Air Transport Action Group states, "safe, reliable, efficient, and affordable air transport is essential for a comprehensive mobility strategy to achieve the United Nations' 2030 Sustainable Development Goals." However, by 2018, the air transport industry was responsible for 2.5% of total greenhouse gas (GHG) emissions, which could rise to 22% by 2050 if not addressed. In response, the aviation industry has set an ambitious goal to achieve net-zero emissions by 2050. This goal requires technological advancements, including developing more fuel-efficient aircraft and improvements in existing fleets. As a result, aircraft systems are becoming more technically complex and maintenance-intensive, positioning aircraft maintenance as a key enabler in the journey toward carbon neutrality. Aircraft operation and maintenance account for approximately 80-85% of the total life cycle cost (LCC) of most aircraft. Direct maintenance costs (DMC) alone can comprise 10-20% of direct operating costs (DOC), depending on fleet size, type, range, age, and utilization. Given these significant costs, enhancing the sustainability and efficiency of maintenance systems is vital for reducing life cycle costs and improving aircraft availability. Maintenance also directly impacts flight safety, profitability, and competitiveness in the airline industry, representing about 11% of an airline’s workforce. This underscores the importance of the aircraft maintenance industry in the economic, environmental, and social dimensions of aviation sustainability. Existing research and literature were found mainly focused on aviation product eco-design, circularity, and end-of-life handling while there is no or limited scope study on aircraft maintenance sustainability. This study regards maintenance as the key enabler of sustainability in the air transport industry. It explores and approaches aircraft maintenance sustainability from both product and process operation perspectives. Contributions: The 1st Contribution-Journal paper assesses the aircraft maintenance phase sustainability performance from a product perspective. It delves into the aircraft maintenance program development fundamentals, methodology and processes also reviews the sustainability assessment in the maintenance industry landscape towards developing a framework to measure the aircraft Maintenance Sustainability Performance Score (MSPS). This study aims toward eco-maintenance from a product development perspective and a potential novel approach toward circling back maintenance suitability performance to future-proof future eco-design development practices. The proposed framework aims to provide a consistent and comparable measurement to assess the aircraft, systems, and subsystems’ maintenance requirement sustainability impacts. Having such would provide enhanced visibility over aircraft service life sustainability impact as a valuable benchmarking tool for future aircraft more sustainable development. It also helps air operators and aircraft lessors make more informed and sustainable decisions regarding their future aircraft acquisitions and investments. The 2nd Contribution-Book Chapter: It Presents a comprehensive exploratory study on aircraft maintenance sustainability from a Maintenance, Repair, Overhaul perspective. It delves into the role of maintenance in achieving the 2050 Net-Zero Carbon goal. Discovers the role of aviation maintenance on climate change mitigations and adaptation measures. It investigates the potential implementation and integration of a multidisciplinary set of Industry 4.0 technologies, lean and green tools, toward more sustainable Maintenance, Repair, and Overhaul (MRO) practices. Together both contributions present novel and insightful information on the challenges and opportunities toward more sustainably maintaining existing global fleet as well as more sustainable future aircraft development.