Aufbau digitaler Plattformen zur Ermöglichung fortschrittlicher Luftmobilität

Aug 29, 2023

Fortgeschrittene Luftmobilität (AAM) wird voraussichtlich in der zweiten Hälfte dieses Jahrzehnts durchstarten. Diese neue Form des Transports nutzt elektrische Vertikalstart- und Landefahrzeuge (eVTOLs) – kleine, batteriebetriebene Flugzeuge, die Passagiere und Fracht transportieren können – für eine Reihe städtischer und regionaler Transportanwendungen, darunter Pendler, Flughafentaxidienste und medizinische Transporte . AAM ist schnell, sauber und dürfte preislich mit Taxidiensten für schwarze Autos vergleichbar sein, wenn es in großem Maßstab betrieben wird. Es ist bereit, die Art und Weise, wie sich Menschen in und zwischen Städten fortbewegen, zu verändern.

Wie in jedem neuen Sektor entwickelt sich die Landschaft schnell weiter. Die Anleger sind gespannt, da sich die gesamten offengelegten Investitionen in AAM-Start-ups in den ersten zehn Monaten des Jahres 2022 auf über 15 Milliarden US-Dollar belaufen. Wenn die Regierungen wie erwartet ab 2025 mit der Zertifizierung von AAM-Passagierreisen beginnen, könnte die Inbetriebnahme von eVTOL Mitte bis Ende der 2020er Jahre erfolgen. Der globale AAM-Markt könnte irgendwann einen Wert von mehreren zehn oder sogar Hunderten Milliarden Dollar erreichen.

Bisher konzentrierte sich die aufstrebende AAM-Branche hauptsächlich auf die Entwicklung und Zertifizierung von eVTOL-Fahrzeugen. Da die Inbetriebnahme jedoch näher rückt, haben Unternehmen entlang der AAM-Wertschöpfungskette begonnen, ihre Aufmerksamkeit auf Flugmobilitätsbetriebe zu richten, einschließlich der neuen digitalen Plattformen, die dieses Ökosystem ermöglichen werden. Diese neuen Plattformen werden alle Bereiche des Betriebs und des Kundenerlebnisses berühren, und es wird ein erheblicher Wert für Akteure, einschließlich OEMs und Betreiber, auf dem Spiel stehen, die diese Plattformen nutzen können, um eine Orchestrierungsrolle innerhalb des breiteren AAM-Ökosystems zu übernehmen. Dieses Ökosystem wird nicht nur den direkten eVTOL-Flugbetrieb umfassen, sondern auch viele andere Anwendungen, darunter solche für die Orchestrierung intermodaler Reisen, vorausschauende Wartung und regulatorische Interaktionen. Einige dieser Plattformen wurden öffentlich angekündigt. Beispielsweise hat Volocopter, ein früher Einsteiger in die AAM-Branche, dessen Inbetriebnahme zwischen 2024 und 2026 anstrebt, Einzelheiten zu seiner VoloIQ-Plattform mitgeteilt, die unter anderem beim Flugbetrieb, beim Infrastrukturmanagement und beim Flottenservicemanagement helfen wird.

In diesem Artikel wird untersucht, wie der AAM-Betrieb neue digitale Plattformen erfordern wird, die sich erheblich von denen der traditionellen Luftfahrt unterscheiden, und welche Probleme Unternehmen bei der Entwicklung dieser Plattformen berücksichtigen müssen. Es bietet auch einen Rahmen, der AAM-Akteuren bei der Entscheidung hilft, ob es am besten ist, bestimmte Teile einer digitalen Plattform zu besitzen oder über Partner und Lieferanten darauf zuzugreifen.

Um die Möglichkeiten der AAM-Software ins rechte Licht zu rücken, bedenken Sie, dass kommerzielle Fluggesellschaften im Jahr 2020 mehr als 50 Milliarden US-Dollar für Software und Informationstechnologie ausgegeben haben – etwa 5 Prozent ihrer Gesamtausgaben. Diese Plattformen ermöglichen viele Kernfunktionen in der kommerziellen und geschäftlichen Luftfahrt, von der Entwicklung komplexer Flugpläne und der Zuweisung von Besatzungsmitgliedern über die Bestimmung, welche Flugzeuge und Flughafenmitarbeiter zu welcher Zeit an welchen Gates sein müssen, bis hin zur Möglichkeit für Kunden, Tickets zu buchen und Änderungen vorzunehmen, wenn das Wetter unbeständig ist die Operationen. Innerhalb von AAM werden digitale Plattformen auch wichtige Funktionen entlang des größten Teils der AAM-Wertschöpfungskette sowie angrenzender Bereiche ermöglichen.

Bestehende Airline-Lösungen werden für einige Funktionen in AAM wahrscheinlich ungeeignet sein, da die damit verbundenen Abläufe häufig unterschiedlich sind, insbesondere für neue Anwendungsfälle. Abbildung 1 zeigt mehr als 50 Aktivitäten, die digitale AAM-Plattformen verwalten müssen, organisiert in wichtige Funktionsbereiche.

Basierend auf unserer bisherigen Arbeit zur Abbildung der AAM-Wertschöpfungskette glauben wir, dass Technologieanbieter einen erheblichen Nutzen aus neuen Softwareangeboten ziehen könnten, die den eVTOL-Betrieb und damit verbundene Dienste ermöglichen. Digitale Plattformen könnten bis 2030 5 Prozent der Gesamtausgaben in der AAM-Wertschöpfungskette ausmachen, ähnlich wie in der kommerziellen Luftfahrt, und dieser Anteil könnte auf bis zu 30 Prozent steigen, wenn Mobilitätsdienste wie Kundenschnittstellen für die Bestellung von Fahrten und intermodale Integration vorhanden wären inbegriffen.

Digitale Plattformen für AAM müssen relativ schnell aufgebaut und getestet werden, da sie rechtzeitig für die Inbetriebnahme von eVTOLs in drei bis fünf Jahren verfügbar sein müssen. Dieser Zeitrahmen könnte eine Herausforderung darstellen, da die Betreiber möglicherweise gleichzeitig einige dieser Systeme von Grund auf aufbauen und einen Teil des Schwerpunkts von der Hardware auf die Software verlagern müssen. Im Gegensatz dazu hat sich die traditionelle Luftfahrtsoftware über Jahrzehnte weiterentwickelt. Die Plattformen müssen außerdem flexibel genug sein, um sowohl städtische als auch regionale Anwendungsfälle für Passagiere und Fracht zu unterstützen, da die Betreiber Flüge sowohl innerhalb als auch zwischen Städten in Betracht ziehen. Schließlich müssen sie für verschiedene Flugzeugtypen, sich entwickelnde Geschäftsmodelle, Regionen und regulatorische Rahmenbedingungen geeignet sein.

Weitere wichtige Überlegungen, die sich auf die Entwicklung der AAM-Plattform auswirken könnten, sind die folgenden:

Wie bei kommerziellen Fluggesellschaften benötigen AAM-Betreiber Software, um die Personalbesetzung des Bodenpersonals des Vertiports zu verwalten und sicherzustellen, dass Flugzeuge und Besatzungen angemessen geroutet werden. Aber der AAM-Betrieb unterscheidet sich auch von dem der traditionellen Luftfahrt und erfordert für einige Funktionen neue oder verbesserte Plattformen.

Die Zahl der Flüge mit kleineren Flugzeugen über kürzere Distanzen wird zunehmen. Durch diese Verschiebung könnte die Zahl der auf AAM-Flügen beförderten Personen letztendlich das Volumen der kommerziellen und geschäftlichen Luftfahrt großer Betreiber übersteigen. Diese Entwicklung wird wahrscheinlich die Komplexität der Flugplanung, der Bedarfsprognose, der Zuweisung von Flugzeugen zu verschiedenen Routen und der Verwaltung der Batterielebensdauer erhöhen. In der kommerziellen Luftfahrt ist die Nachfrage relativ vorhersehbar und die Betreiber können Flugpläne bis zu einem Jahr im Voraus festlegen. Bei AAM hingegen ist die Nachfrage unsicherer, da die Buchungen Stunden, wenn nicht Minuten vor einem Flug erfolgen.

Digitale Plattformen für AAM müssen außerdem in der Lage sein, unregelmäßige Abläufe, einschließlich unerwarteter Flugplanänderungen, verpasster Anschlüsse und Streckenumleitungen, besser zu bewältigen als heutige kommerzielle Betriebsplattformen. In der kommerziellen Luftfahrt beispielsweise hat eine 30-minütige Verspätung eines fünfstündigen Flugs normalerweise keine großen Auswirkungen auf die Reise, und den Passagieren stehen nur wenige Alternativen zur Verfügung. Bei einem 20-minütigen Flug wäre die gleiche Verspätung wichtiger und die Anbieter müssen gute Wiederherstellungsmöglichkeiten bieten; Andernfalls entscheiden sich Kunden möglicherweise dafür, AAM zu meiden und sich stattdessen für einen Punkt-zu-Punkt-Bodentransport zu entscheiden. Bei vielen städtischen Vertiports kann es zu Platzbeschränkungen kommen, die zu Schwierigkeiten führen können. Wenn ein eVTOL eine Panne hat oder sich sein Abflug auf dem einzigen verfügbaren Landeplatz der Anlage verzögert, können andere Fahrzeuge ihn nicht nutzen.

Um solche Probleme zu vermeiden, müssen AAM-Plattformen Nachfrage und Kapazität in Echtzeit verwalten – beispielsweise durch schnelles Umleiten von eVTOLs zu anderen Vertiports in Reichweite. Im AAM ist es besonders wichtig sicherzustellen, dass diese Entscheidungen schnell getroffen werden können. Während herkömmliche Flugzeuge Treibstoff für solche Umleitungen und mindestens 30 Minuten zusätzliches Kreisen und Halten mitführen, ist dies für eVTOLs aufgrund der knappen Batteriekapazität nicht möglich.

Weitere wichtige betriebliche Anliegen betreffen das Flugverkehrsmanagement (ATM) für bemannte Flugzeuge und das Verkehrsmanagement für unbemannte Flugzeugsysteme (UTM) für unbemannte Flugzeuge. ATM/UTM und Betriebsplattformen müssen integriert werden, unabhängig davon, welche Einheit letztendlich den unmittelbaren Luftraum um Vertiports verwaltet. Allerdings sind die ATM/UTM-Standards für AAM noch nicht endgültig festgelegt, sodass immer noch eine gewisse Unsicherheit darüber besteht, welche Parteien beteiligt sein werden. Spezielle Plattformen können auch erforderlich sein, wenn Vertiports beschließen, Mehrwertdienste anzubieten, darunter eVTOL- und Kfz-Ladeeinrichtungen, Wartungs-, Reparatur- und Überholungsdienste oder E-Commerce wie die Click-and-Collect-Lieferung von Verbrauchsmaterialien für eVTOL-Fahrer.

Um optimale Ergebnisse zu erzielen, konfigurieren Entwickler Betriebsplattformen unter Berücksichtigung der einzigartigen Funktionen von AAM. Um beispielsweise große und plötzliche Veränderungen des Passagieraufkommens zu bewältigen, sind Plattformen mit ausreichend Rechenleistung erforderlich, um große Datenmengen sehr schnell zu sammeln und zu analysieren. Plattformen müssen auch in unterschiedlichen Betriebsumgebungen nutzbar sein, da Vertiports in vielen Formen und Größen erhältlich sein werden – einige werden Erweiterungen bestehender Flughäfen sein, andere werden „grüne“ zweckgebundene Vertiports sein und wieder andere können umgebaute Parkhäuser sein.

Mit zunehmender Größe von AAM werden Kunden nahtlose Punkt-zu-Punkt-Reisen über Mitfahrplattformen wie Uber und Lyft oder von AAM-Betreibern entwickelte Plattformen buchen wollen. Viele Betreiber stellen sich bereits eine Welt vor, in der Kunden ein Mitfahrfahrzeug zu sich nach Hause rufen und zu einem nahegelegenen Vertiport fahren können, wo sie an Bord eines eVTOL gehen, das sie zu einem zweiten Vertiport in der Nähe ihres endgültigen Ziels bringt. Bei Bedarf steht am Vertiport ein weiteres Ride-Hailing-Fahrzeug bereit, um die Kunden über die letzte Meile ihrer Reise zu transportieren. Dies ist für die Skalierung von AAM von entscheidender Bedeutung, da der Prozess für die Kunden einfach sein muss. Darüber hinaus muss die Zeitersparnis auf der Ebene von Tür zu Tür berechnet werden, nicht nur für den Flugabschnitt der Reise.

AAM-Kundenplattformen müssen nicht nur ein nahtloses Benutzererlebnis gewährleisten, sondern auch vollständig in die Betriebsplattformen integriert sein. Solche Verbindungen werden es den Plattformen ermöglichen, Routen und Passagierplanung in Echtzeit basierend auf potenziellen Reiserouten, Nachfrage, Preisen, Vertiport-Verfügbarkeit und Fahrzeugstandort zu optimieren. Beispielsweise kann eine Plattform Boden- und Flugverkehrsdaten verwenden, um zu bestimmen, ob Passagiere eine 20-minütige Autofahrt mit anschließendem 20-minütigen Flug oder eine 30-minütige Autofahrt mit anschließendem zehnminütigen Flug unternehmen sollten. In anderen Fällen können Passagiere die Parameter ihrer Reise während der Fahrt ändern. Wenn ursprünglich beispielsweise der Umstieg von einem Ride-Hailing-Fahrzeug auf ein eVTOL geplant war, könnten sie sich stattdessen dafür entscheiden, während der gesamten Reise im Bodentransport zu bleiben. Bei frühen AAM-Anwendungsfällen ist es unwahrscheinlich, dass ein derart komplexer Wechsel während der Fahrt möglich sein wird. Da AAM jedoch immer größer wird, müssen die Betreiber Lösungen anbieten, die die Routen optimieren.

Im Falle eines unregelmäßigen Betriebs müssen die AAM-Betriebssysteme außerdem in Echtzeit mit anderen Mobilitätsplattformen kommunizieren, um sicherzustellen, dass der Transport in späteren Phasen der Reise angepasst wird. Sie könnten beispielsweise so konfiguriert werden, dass ein Fahrer, der ihn mitnimmt, andere Fahrpreise übernimmt, wenn sich ein Flug um 20 Minuten verspätet.

Bei der Betrachtung der Customer Journey als Ganzes müssen Betreiber entscheiden, ob sie bestimmte Teile besitzen oder einfach Vereinbarungen mit Mobilitätsplattformen treffen wollen, die diese verwalten. Betrachten Sie den Prozess, mit dem ein Kunde einen eVTOL-Flug über eine Ride-Hailing-Plattform bucht. Wird der AAM-Betreiber einen Teil des digitalen Erlebnisses besitzen, und wenn ja, wo wird die Übergabe zwischen den Systemen in der Customer Journey stattfinden? Es können auch Fragen zur bestmöglichen Benutzererfahrung auftauchen. Wenn eine Ride-Hailing-App Zugang zu Flügen von mehreren eVTOL-Betreibern bietet, möchten Kunden dann die Möglichkeit haben, zwischen den Betreibern zu wählen, oder möchten die meisten lieber einfach über die effizienteste Route weitergeleitet werden?

AAM setzt auf innovative Technologien und Betreiber benötigen ausgefeilte Plattformen, um deren Nutzung zu unterstützen. Betrachten Sie die folgenden Beispiele, um herauszufinden, warum.

Batterie-Lebenszyklusmanagement.Batterien sind ein Kostentreiber und werden maßgeblich darüber entscheiden, ob Betreiber Gewinne erzielen können – und das bedeutet, dass Unternehmen Batteriemanagementsysteme aufbauen oder einen Partner finden müssen, der ihnen dabei helfen kann, den Batterieverbrauch zu verfolgen und zu optimieren.

Betreiber müssen Batteriemanagementsoftware in ihre digitalen Plattformen integrieren, damit AAM bessere Entscheidungen über den Austausch oder Austausch von Batterien treffen kann. Beispielsweise verschlechtern sich alle Batterien im Laufe der Zeit, und Betreiber können sich dafür entscheiden, Flugzeuge mit den am stärksten erschöpften Batterien aktiv kürzeren Missionen zuzuordnen, um ihre Nutzung im Dienst zu verlängern, während neue Batterien Flugzeugen mit längeren Missionen zugewiesen werden. Eine Plattform, die ihnen hilft, den Batterieverbrauch zu überwachen und sich mit der Software verbindet, die Second-Life-Anwendungen verwaltet, wäre sehr nützlich. Die Plattformen könnten sie informieren, wenn eine Batterie ihre Mindestkapazität erreicht hat und möglicherweise einem Recyclingprogramm zugeführt werden, wodurch sie einen Teil ihrer Kosten amortisieren könnten.

Sicherheitsmanagement für autonome Flüge.Während die meisten eVTOLs bei der Inbetriebnahme einen Piloten im Flugzeug haben, stellen sich viele Betreiber eine Welt vor, in der die Flüge weitgehend autonom ablaufen, um die Kosten so weit zu senken, dass eine Reise mit den heutigen Bodentransportoptionen vergleichbar ist.

Während für den autonomen Flug mehrere Plattformen erforderlich wären, stehen diejenigen im Zusammenhang mit der Sicherheit im Vordergrund. Jeder Betreiber autonomer eVTOLs müsste in der Lage sein, im Notfall aus der Ferne die Kontrolle über ein Flugzeug zu übernehmen und es sicher zu landen – und das würde die Integration von Systemen für ATM/UTM mit denen für den Vertiport-Betrieb erfordern. Beide Systeme müssten auch mit denen der öffentlichen Polizei, Feuerwehr und Rettungsdienste verknüpft werden, um eine koordinierte Reaktion zu ermöglichen, wenn ein Fahrzeug ungeplant außerhalb eines Vertiports landet.

Akteure im Bereich AAM müssen herausfinden, welche Teile der Wertschöpfungskette zentrale strategische Prioritäten haben und welche digitalen Plattformen sie besitzen sollten, da diese die größte Chance zur Differenzierung bieten.

Das Erkennen von Prioritäten kann schwierig sein, unter anderem weil sich die beste Wahl im Laufe der Zeit ändern kann, wenn sich die Branche weiterentwickelt oder Unternehmen neue Fähigkeiten entwickeln. In einem ersten Schritt könnten AAM-Akteure bestimmen, welche Plattformen als eigenständige Unternehmen direkte Einnahmequellen generieren, insbesondere für Kontrollpunkte in der Wertschöpfungskette, die schwer zu kommerzialisieren sind (Abbildung 2). Beispielsweise könnten Betreiber feststellen, dass das Batteriemanagement eine Kernplattform ist, die als eigenständiges Geschäft erhebliche direkte Einnahmen generieren wird. Die Entwicklung größerer Kompetenzen in diesem Bereich könnte es ihnen auch ermöglichen, die Effizienz in ihren Kerngeschäften zu steigern, da Batterien einen hohen Anteil an ihren Gesamtbetriebskosten ausmachen.

Eine zweite Gruppe von Softwareanwendungen generiert möglicherweise nicht direkt Einnahmen, sondern erzeugt Mehrwertsynergien. Dazu könnten Treueprogramme gehören, die möglicherweise wertvolle Kundendaten offenlegen, die schließlich in die Nachfrageplanung und die Gestaltung des Kundenerlebnisses einfließen könnten. Für OEMs könnte ein Tool zur Überwachung des Gerätezustands oder eine Plattform zur vorausschauenden Wartung die Berichterstattung über allgemeine Abnutzung, Geräteprobleme und notwendige Reparaturen verbessern und wiederum den Regulierungsbehörden wertvolle Daten liefern, die dazu beitragen könnten, die Reserveanforderungen für Flugzeuge im Laufe der Zeit zu senken .

Die dritte Gruppe von Anwendungen sind Marktermöglicher. Sie sind für den Betrieb von wesentlicher Bedeutung, werden jedoch wahrscheinlich keine nennenswerten Synergien erzeugen oder Betreibern und Herstellern bei der Differenzierung helfen. Dennoch kann es in der Anfangsphase von AAM für die Spieler erforderlich sein, diese Angebote selbst zu entwickeln, wenn noch keine anderen Optionen auf dem Markt verfügbar sind. Beispiele hierfür sind Abrechnungs- und Fakturierungssoftware, Wetterverfolgung und Personaleinsatzplanung. Mit der Zeit werden diese Aufgaben möglicherweise zur Massenware, und viele Unternehmen entscheiden sich möglicherweise dafür, sie von Dritten zu beschaffen, wenn sie nicht der langfristige natürliche Eigentümer sind.

AAM hat das Potenzial, die Art und Weise, wie wir uns innerhalb und zwischen Städten und Regionen bewegen, zu verändern, und es steht ein enormer Wert auf dem Spiel für diejenigen, die die digitalen Plattformen aufbauen, die dieses Ökosystem ermöglichen und steuern. Dies wird jedoch nicht einfach sein, da viele dieser Plattformen noch vor Ende des Jahrzehnts von Grund auf neu aufgebaut und skaliert werden müssen, um den kommerziellen Betrieb von eVTOLs zu ermöglichen. Gewinner können damit beginnen, zu bestimmen, welche dieser Plattformen strategische Kernprioritäten darstellen und im Besitz ihres Unternehmens sein sollten, um die Möglichkeiten zur Differenzierung zu erhöhen. Gewinner können sich auch zunächst auf die Kernkompetenzen konzentrieren, die für die Gründung eines Unternehmens erforderlich sind, bevor sie sich anderen, weniger geschäftskritischen Teilen der Wertschöpfungskette zuwenden.

Adam Mitchellist Associate Partner im McKinsey-Büro in Toronto undRobin Riedelist Partner im Bay Area-Büro.

Dieser Artikel wurde von Eileen Hannigan, einer leitenden Redakteurin im Büro in Waltham, Massachusetts, bearbeitet.