Construire des plateformes numériques pour permettre une mobilité aérienne avancée

Aug 29, 2023

Mobilité aérienne avancée (AAM) devrait décoller dans la seconde moitié de cette décennie. Cette nouvelle forme de transport utilise des véhicules électriques à décollage et atterrissage verticaux (eVTOL) - de petits avions alimentés par batterie qui peuvent transporter des passagers et du fret - pour une gamme de cas d'utilisation de transport urbain et régional, y compris les trajets domicile-travail, les services de taxi aéroportuaire et le transport médical. . Rapide, propre et dont le prix devrait être comparable à celui des services de taxi pour voitures noires lorsqu'il fonctionne à grande échelle, AAM est sur le point de transformer la façon dont les gens se déplacent à travers et entre les villes.

Comme pour tout nouveau secteur, le paysage évolue rapidement. Les investisseurs sont intrigués, avec un investissement total divulgué dans les start-ups AAM dépassant 15 milliards de dollars au cours des dix premiers mois de 2022. Si les gouvernements commencent à certifier les voyages des passagers AAM à partir de 2025 comme prévu, l'entrée en service de l'eVTOL pourrait avoir lieu entre le milieu et la fin des années 2020. Le marché mondial de l'AAM pourrait éventuellement atteindre des dizaines, voire des centaines de milliards de dollars en valeur.

Jusqu'à présent, l'industrie naissante de l'AAM s'est principalement concentrée sur le développement et la certification des véhicules eVTOL. Cependant, à l'approche de la mise en service, les entreprises de la chaîne de valeur AAM ont commencé à porter leur attention sur les opérations de mobilité aérienne, y compris les nouvelles plateformes numériques qui permettront à cet écosystème. Ces nouvelles plates-formes toucheront toutes les parties des opérations et de l'expérience client, et il y aura une valeur importante en jeu pour les acteurs, y compris les équipementiers et les opérateurs, qui peuvent utiliser ces plates-formes pour jouer un rôle d'orchestrateur au sein de l'écosystème AAM plus large. Cet écosystème comprendra non seulement les opérations de vol eVTOL directes, mais de nombreuses autres applications, y compris celles pour l'orchestration des trajets intermodaux, la maintenance prédictive et les interactions réglementaires. Certaines de ces plateformes ont été annoncées publiquement. Par exemple, Volocopter, un des premiers entrants dans l'industrie AAM visant une entrée en service entre 2024 et 2026, a partagé des détails sur sa plate-forme VoloIQ, qui facilitera les opérations de vol, la gestion des infrastructures et la gestion des services de flotte, entre autres capacités.

Cet article explore comment les opérations AAM nécessiteront de nouvelles plates-formes numériques qui diffèrent considérablement de celles de l'aviation traditionnelle, ainsi que les problèmes que les entreprises doivent prendre en compte lors du développement de ces plates-formes. Il fournit également un cadre pour aider les acteurs AAM à décider s'il est préférable de posséder des parties spécifiques d'une plateforme numérique ou d'y accéder via des partenaires et des fournisseurs.

Pour mettre en perspective l'opportunité du logiciel AAM, considérons que les compagnies aériennes commerciales ont dépensé plus de 50 milliards de dollars en logiciels et technologies de l'information en 2020, soit environ 5 % de leurs dépenses totales. Ces plates-formes permettent de nombreuses fonctions essentielles dans l'aviation commerciale et d'affaires, de l'élaboration d'horaires de vol complexes et de l'affectation de l'équipage, à la détermination des aéronefs et du personnel de l'aéroport qui doivent être à quelles portes et à quelle heure, à la possibilité pour les clients de réserver des billets et d'apporter des modifications lorsque le temps perturbe les opérations. Au sein de l'AAM, les plates-formes numériques permettront également des fonctions importantes le long de la majeure partie de la chaîne de valeur de l'AAM ainsi que des zones adjacentes.

Les solutions aériennes existantes seront probablement inadaptées à certaines fonctions dans AAM car les opérations impliquées sont souvent différentes, en particulier pour les nouveaux cas d'utilisation. La figure 1 présente plus de 50 activités que les plateformes numériques AAM devront gérer, organisées en grands domaines fonctionnels.

Sur la base de nos précédents travaux de cartographie de la chaîne de valeur AAM, nous pensons que les fournisseurs de technologie pourraient tirer une valeur significative des nouvelles offres logicielles qui permettent les opérations eVTOL et les services associés. Les plateformes numériques pourraient représenter 5 % des dépenses totales de la chaîne de valeur AAM d'ici 2030, ce qui est similaire à celui de l'aviation commerciale, et ce chiffre pourrait augmenter jusqu'à 30 % si les services de mobilité, tels que les interfaces client pour la commande de trajets et l'intégration intermodale, sont inclus.

Les plates-formes numériques pour AAM devront être construites et testées relativement rapidement, car elles doivent être disponibles à temps pour la mise en service des eVTOL dans trois à cinq ans. Ce laps de temps pourrait être difficile car les opérateurs peuvent avoir besoin de construire certains de ces systèmes simultanément, à partir de zéro, et de déplacer une partie de l'attention du matériel vers le logiciel. En revanche, les logiciels d'aviation traditionnels ont évolué au fil des décennies. Les plates-formes doivent également être suffisamment flexibles pour prendre en charge les cas d'utilisation urbains et régionaux pour les passagers et le fret, puisque les opérateurs envisagent des vols à la fois dans et entre les villes. Enfin, ils doivent être adaptés aux différents types d'avions, aux modèles commerciaux, aux zones géographiques et aux cadres réglementaires en évolution.

Parmi les autres considérations majeures susceptibles d'affecter le développement de la plate-forme AAM, citons les suivantes :

Comme pour les compagnies aériennes commerciales, les opérateurs AAM auront besoin d'un logiciel pour gérer la dotation en personnel au sol des vertiports et s'assurer que les aéronefs et les équipages sont acheminés de manière appropriée. Mais les opérations AAM diffèrent également de celles de l'aviation traditionnelle, nécessitant des plates-formes nouvelles ou améliorées pour gérer certaines fonctions.

Le nombre de vols impliquant des aéronefs plus petits parcourant des distances plus courtes augmentera. Avec ce changement, le nombre de personnes transportées sur les vols AAM pourrait éventuellement dépasser les volumes de l'aviation commerciale et d'affaires pour les grands opérateurs. Ce développement augmentera probablement la complexité de la planification des vols, de la prévision de la demande, de l'affectation des aéronefs à différentes routes et de la gestion de la durée de vie des batteries. Dans l'aviation commerciale, la demande est relativement prévisible et les exploitants peuvent fixer des horaires de vol jusqu'à un an à l'avance. Avec AAM, en revanche, la demande est plus incertaine car les réservations auront lieu des heures, voire des minutes, avant un vol.

Les plates-formes numériques pour l'AAM doivent également être meilleures que les plates-formes d'opérations commerciales d'aujourd'hui pour gérer les opérations irrégulières, y compris les changements inattendus dans les horaires de vol, les correspondances manquées et les détournements d'itinéraire. Par exemple, dans l'aviation commerciale, un retard de 30 minutes sur un vol de cinq heures n'a généralement pas un grand impact sur un voyage, et les passagers ont peu d'alternatives. Sur un vol de 20 minutes, le même retard aurait plus d'importance et les prestataires doivent proposer de bonnes options de récupération ; sinon, les clients peuvent choisir d'éviter l'AAM et opter à la place pour le transport terrestre de point à point. De nombreux vertiports urbains pourraient avoir des contraintes d'espace qui pourraient présenter des difficultés. Si un eVTOL tombe en panne ou si son départ est retardé sur la seule piste d'atterrissage disponible sur le site, les autres véhicules ne pourront pas l'utiliser.

Pour éviter de tels problèmes, les plates-formes AAM doivent gérer la demande et la capacité en temps réel, par exemple en redirigeant rapidement les eVTOL vers d'autres vertiports à portée. S'assurer que ces décisions peuvent être prises rapidement est particulièrement important dans AAM. Alors que les aéronefs traditionnels transportent du carburant pour de tels déroutements et au moins 30 minutes d'encerclement et d'attente supplémentaires, cela ne sera pas possible pour les eVTOL en raison de la faible capacité de la batterie.

D'autres préoccupations opérationnelles majeures concernent la gestion du trafic aérien (ATM) pour les aéronefs pilotés et la gestion du trafic du système d'aéronef sans pilote (UTM) pour les aéronefs sans pilote. L'ATM/UTM et les plates-formes d'exploitation devront être intégrées, quelle que soit l'entité qui finira par gérer l'espace aérien immédiat autour des vertiports. Cependant, les normes ATM/UTM n'ont pas encore été finalisées pour l'AAM, il y a donc encore une certaine incertitude quant aux parties qui seront impliquées. Des plates-formes spéciales peuvent également être nécessaires si les vertiports décident d'offrir des services à valeur ajoutée, y compris des installations de recharge eVTOL et automobiles, des services de maintenance, de réparation et de révision, ou le commerce électronique tel que la livraison click-and-collect de consommables pour les coureurs eVTOL.

Pour de meilleurs résultats, les développeurs configureront les plates-formes opérationnelles en gardant à l'esprit les fonctionnalités uniques d'AAM. Par exemple, la gestion de changements importants et soudains du volume de passagers nécessitera des plates-formes dotées d'une puissance de calcul suffisante pour collecter et analyser très rapidement de grandes quantités de données. Les plates-formes doivent également être utilisables dans différents environnements d'exploitation, car les vertiports se présenteront sous de nombreuses formes et tailles - certains seront des extensions des aéroports actuels, d'autres seront des "vertiports" spécialement construits à cet effet, et d'autres encore pourront être des parkings convertis.

Au fur et à mesure que l'AAM prend de l'ampleur, les clients voudront réserver des voyages point à point fluides via des plates-formes de covoiturage telles qu'Uber et Lyft, ou des plates-formes développées par les opérateurs AAM. Déjà, de nombreux opérateurs envisagent un monde où les clients peuvent appeler un véhicule de transport à leur domicile et se rendre à un vertiport à proximité, où ils monteront à bord d'un eVTOL qui les conduira à un deuxième vertiport près de leur destination finale. Si nécessaire, un autre VTC attendra au vertiport pour transporter les clients sur le dernier kilomètre de leur trajet. Ceci est essentiel pour qu'AAM gagne en ampleur, car le processus doit être simple pour les clients. De plus, les gains de temps doivent être calculés au niveau porte à porte, et pas seulement pour la partie aérienne du voyage.

En plus d'assurer une expérience utilisateur transparente, les plates-formes client AAM doivent être entièrement intégrées aux plates-formes d'exploitation. De telles connexions permettront aux plates-formes d'optimiser les itinéraires et la planification des passagers en temps réel en fonction des itinéraires potentiels, de la demande, des prix, de la disponibilité des vertiports et de la localisation des véhicules. Par exemple, une plate-forme peut utiliser les données de trafic au sol et aérien pour déterminer si les passagers doivent effectuer un trajet en voiture de 20 minutes suivi d'un vol de 20 minutes, ou un trajet en voiture de 30 minutes suivi d'un vol de dix minutes. Dans d'autres cas, les passagers peuvent choisir de modifier les paramètres de leur voyage à mi-parcours. S'ils devaient initialement passer d'un véhicule de transport à un eVTOL, par exemple, ils pourraient plutôt décider de rester dans le transport terrestre pendant tout le voyage. Avec les premiers cas d'utilisation de l'AAM, il est peu probable qu'une commutation aussi complexe à mi-parcours soit possible. Cependant, à mesure que l'AAM prend de l'ampleur, les opérateurs devront proposer des solutions qui optimisent les itinéraires.

En cas d'opérations irrégulières, les systèmes d'exploitation AAM doivent également communiquer en temps réel avec d'autres plates-formes de mobilité pour s'assurer que le transport aux étapes ultérieures du voyage est ajusté. Par exemple, ils pourraient être configurés pour libérer un conducteur de covoiturage pour prendre d'autres tarifs si un vol est retardé de 20 minutes.

En regardant le parcours client dans son ensemble, les opérateurs doivent décider s'ils veulent posséder certaines parties ou simplement conclure des accords avec des plateformes de mobilité qui les géreront. Considérez le processus par lequel un client réserve un vol eVTOL via une plateforme de covoiturage. L'opérateur AAM sera-t-il propriétaire d'une partie de l'expérience numérique, et si oui, où se produira le transfert entre les systèmes dans le parcours client ? Des questions peuvent également se poser sur la meilleure expérience utilisateur à offrir. Si une application de covoiturage offre un accès aux vols de plusieurs opérateurs eVTOL, les clients voudraient-ils avoir la possibilité de choisir parmi les opérateurs, ou préféreraient-ils simplement être acheminés par l'itinéraire le plus efficace ?

AAM s'appuie sur des technologies innovantes et les opérateurs auront besoin de plates-formes sophistiquées pour prendre en charge leur utilisation. Considérez les exemples suivants pour voir pourquoi.

Gestion du cycle de vie de la batterie.Les batteries sont un facteur de coût et détermineront en grande partie si les opérateurs peuvent réaliser des bénéfices, ce qui signifie que les entreprises devront créer des systèmes de gestion de batterie ou trouver un partenaire qui peut les aider à suivre et à optimiser l'utilisation de la batterie.

Les opérateurs doivent intégrer un logiciel de gestion de batterie dans leurs plateformes numériques pour qu'AAM puisse prendre de meilleures décisions concernant le remplacement ou l'échange de batteries. Par exemple, toutes les batteries se détériorent avec le temps, et les opérateurs peuvent choisir d'affecter activement les aéronefs avec les batteries les plus épuisées à des missions plus courtes pour prolonger leur utilisation en service tout en dirigeant de nouvelles batteries vers des aéronefs avec des missions plus longues. Une plate-forme qui les aide à surveiller l'épuisement de la batterie et se connecte au logiciel qui gère les applications de seconde vie serait très utile. Les plateformes pourraient les informer lorsqu'une batterie a atteint sa capacité minimale et pourraient être envoyées à un programme de recyclage, leur permettant de récupérer une partie de leurs coûts.

Gestion de la sécurité des vols autonomes.Alors que la plupart des eVTOL auront un pilote dans l'avion lors de la mise en service, de nombreux opérateurs envisagent un monde dans lequel les vols sont hautement autonomes dans le but de réduire les coûts au point où un voyage est comparable aux options de transport terrestre existantes aujourd'hui.

Alors que le vol autonome nécessiterait plusieurs plateformes, celles liées à la sécurité sont primordiales. Tout opérateur d'eVTOL autonomes aurait besoin de la capacité de prendre le contrôle d'un avion à distance en cas d'urgence et de l'atterrir en toute sécurité, ce qui nécessiterait l'intégration de systèmes pour ATM/UTM avec ceux pour les opérations vertiport. Les deux systèmes devraient également être reliés à ceux des services de police, d'incendie et d'ambulance du secteur public pour permettre une réponse coordonnée si un véhicule fait un atterrissage imprévu en dehors d'un vertiport.

Les acteurs de l'AAM doivent identifier quelles parties de la chaîne de valeur sont des priorités stratégiques fondamentales et quelles plateformes numériques ils devraient posséder, car elles offrent la plus grande opportunité de différenciation.

L'identification des priorités peut être difficile, en partie parce que le meilleur choix peut changer au fil du temps, à mesure que l'industrie évolue ou que les organisations développent de nouvelles capacités. Dans un premier temps, les acteurs de l'AAM pourraient déterminer quelles plateformes généreront des flux de revenus directs en tant qu'entreprises autonomes, en particulier pour les points de contrôle de la chaîne de valeur difficiles à banaliser (Figure 2). Par exemple, les opérateurs peuvent déterminer que la gestion des batteries est une plate-forme centrale qui générera des revenus directs importants en tant qu'activité autonome. Développer de plus grandes compétences dans ce domaine pourrait également leur permettre d'accroître l'efficacité de leurs activités principales, car les batteries représentent une part élevée de leur coût total de possession.

Un deuxième groupe d'applications logicielles peut ne pas générer directement de revenus mais plutôt produire des synergies à valeur ajoutée. Ceux-ci pourraient inclure des programmes de fidélité, qui peuvent révéler des données client précieuses qui pourraient éventuellement éclairer la planification de la demande et la conception de l'expérience client. Pour les équipementiers, un outil de suivi de l'état de l'équipement ou une plate-forme de maintenance prédictive pourrait améliorer les rapports sur l'usure générale, les problèmes d'équipement et les réparations nécessaires et, à son tour, fournir des données précieuses aux régulateurs qui pourraient aider à réduire les exigences de réserve pour les avions au fil du temps. .

Le troisième groupe d'applications sont les facilitateurs de marché. Ils sont indispensables à l'exploitation mais peu susceptibles de générer des synergies significatives ou d'aider les opérateurs et constructeurs à se différencier. Néanmoins, dans les premiers stades de l'AAM, il peut être nécessaire que les acteurs construisent eux-mêmes ces offres si aucune autre option n'est encore disponible sur le marché. Les exemples incluent les logiciels de facturation et de facturation, le suivi météorologique et la planification des équipages. Avec le temps, ces tâches peuvent se banaliser et de nombreuses entreprises peuvent choisir de les acquérir auprès de tiers s'ils n'en sont pas le propriétaire naturel à long terme.

AAM a le potentiel de transformer la façon dont nous nous déplaçons dans et entre les villes et les régions, et il y a une valeur énorme en jeu pour ceux qui construisent les plateformes numériques qui permettront et dirigeront cet écosystème. Cela ne sera cependant pas facile, car bon nombre de ces plates-formes doivent être construites à partir de zéro et mises à l'échelle avant la fin de la décennie pour permettre les opérations commerciales des eVTOL. Les gagnants peuvent commencer par déterminer lesquelles de ces plateformes sont des priorités stratégiques fondamentales et doivent appartenir à leur entreprise pour augmenter les opportunités de différenciation. Les gagnants peuvent également se concentrer initialement sur les capacités de base nécessaires pour lancer une entreprise avant d'aborder d'autres parties moins critiques de la chaîne de valeur.

Adam Mitchellest un associé associé du bureau de McKinsey à Toronto, etRobin Ridelest un partenaire du bureau de Bay Area.

Cet article a été édité par Eileen Hannigan, rédactrice en chef du bureau de Waltham, Massachusetts.