Hvorfor automatisering er vigtig i flyindustrien

På den ene side er efterspørgslen efter fly meget høj[1] og vil fortsætte med at vokse i årene fremover. Den eneste løsning i sigte er bæredygtig automatisering af produktionsprocesserne.

På den anden side har forbedringer, der er foretaget på automatiseringsfronten i luftfartsindustrien, været inkrementelle, således at en løsning på problemet ikke er nært forestående. Teknologien er langsom ift. at indhente dette problem, hvilket rejser spørgsmålene om hvor langt væk vi er fra målet med automatisering, og om det virkelig er den eneste løsning på det problem, som luftfartsindustrien står overfor?

I denne artikel vil vi diskutere, hvad luftfartsautomation er i produktionsenheder, hvilke udfordringer automatisering står overfor, og hvad fremtiden bringer mht. automatisering inden for luftfartsindustrien.

Automatisering kan bruges til at øge sikkerheden, produktiviteten og værdien af arbejdsindsatsen. Værktøjer med indbygget styring, feedback og bedre håndtering kan give en konkurrencefordel med hensyn til at spare omkostninger, og samtidig give et bedre arbejdsmiljø.

I nogle tilfælde kan farlige trin automatiseres fuldstændigt for at reducere faren, mens produktionsmålene opretholdes. I disse tilfælde leverer automatisering et kontrolsystem eller udstyr, der er tilsluttet til et program, der beder værktøjet udføre et sæt opgaver, med nul til minimal menneskelig indgriben.

Automatisering bruges i øjeblikket inden for luftfartsindustrien til at understøtte medarbejderens produktivitet og reducere behovet for at udføre gentagne opgaver såsom boring og påfyldning. Der er dog stadig et betydeligt behov for at øge automatiseringen – da efterspørgslen efter nye fly fortsat overstiger udbuddet af produktion.

Efterspørgslen efter fly er stigende og vil fortsat stige i de kommende år. Selv nu er produktionsteknologien inden for luftfart ikke hurtig eller omkostningseffektiv nok til at imødekomme den aktuelle efterspørgsel, og i endnu lavere grad den stigende efterspørgsel. Selv om automatiseringen er sket, og kun en mindre del af monteringsprocessen udføres manuelt, tegner den sig for en stor del af tabene i produktionsprocessen.

Disse tab er små, når man ser på dem individuelt, men i en gentagen proces, hvor opgaver udføres fra tusinder til millioner af gange, udgør de et betydeligt beløb. Nøjagtighed er en af de første ting[2], som automatisering adresserer.

Hvis du sørger for bedre værktøjer til dine medarbejdere, øges deres produktivitet, mens du gør dem mere sikre. En af de største værdier er reduktion af stressniveauet – når værktøjer kan hjælpe med at reducere fejl ved at give bedre feedback og styring. 

Som et resultat kan medarbejderne bruge mere tid på at gennemgå kvaliteten. Det kan reducere mulige tab, der kan opstå, når værktøjer af dårlig kvalitet resulterer i uventede fejl.

Produktionsfejl har mange omkostninger, herunder muligheden for at miste materialet. 

At have de rigtige værktøjer på plads betyder, at din fremstillingsproces kan være mere konsistent, samtidig med at du forbedrer produktionstiden, minimerer kassation og gør processen mere fleksibel.

Det er den slags fordele, der opbygges over tid og giver dit team mulighed for hurtigt at reagere på ændrede markedskrav.

En sidste fordel er, at bedre værktøjer kan forbedre ergonomi, hvilket ikke kun betyder mere sikkerhed (og muligvis lavere forsikringspriser), men også højere fastholdelse – og samlet set har en arbejdsstyrke, der er mere engageret og har mere energi. 

Automatisering inden for luftfartsindustrien er opnået til en vis grad, men ikke nok til at gøre noget ved kløften mellem udbud og efterspørgsel.

Selv bilindustrien er længere mht. fuld automatisering sammenlignet med luftfartsindustrien, selv om luftfarten faktisk betragtes som frontløbere med hensyn til innovation og teknologi. Hvad der er endnu mere overraskende er, at fremstillingsprocesserne i de to industrier har betydelige ligheder.

I de sidste par år er mange af bore- og påfyldningsopgaverne i luftfartsproduktion blevet automatiseret, omend ved hjælp af skræddersyet udstyr[3]. Dette er store maskiner, der ligner kraner snarere end de slankere industrielle robotter i bilindustrien. Det betyder, at de stadig er i den tidlige fase af en meget lang rejse mod et meningsfuldt niveau af automatisering.

Udviklingen af automatisering forløber i tre faser: fast, programmerbar og fleksibel[4]:

• I fast eller hård automatisering styres en maskine eller udstyr af et sæt koder for at udføre enkle opgaver og kun langs den roterende og lineære akse. Det er normalt designet til at fremstille en type produkt på grund af dets fleksibilitet. Denne type automatisering kræver en høj indledende investering, som kun masseproduktion kan tilbagebetale, hvilket gør den ideel til bilindustrien. 

• Ved programmerbar automatisering kan maskinerne udføre mange opgaver ved at ændre koden eller programmet. Det tager dog meget tid at omprogrammere systemet og udskifte de mekaniske dele. Det har et meget lavere output end fast automatisering, der kun er i stand til at producere i batches fra snesevis til tusinder. 

Fleksibel eller blød automatisering har en endnu højere startomkostning sammenlignet med fast automatisering, men det er langt den mest effektive måde at fremstille på. Systemet er i stand til at skifte med et tryk på en knap. Den har et højere kodningsniveau, som fjerner kompleks omprogrammering, når der skiftes til en anden produkttype, og maskinen er designet til at tilpasse sig forskellige anvendelser.

At stå overfor stor efterspørgsel og undlade at levere er et problem, som nogle industrier hellere vil have, frem for ikke at have nogen købere overhovedet. Det er dog alligevel et problem. Derudover vil det kun blive værre i de kommende år, når behovet for fly øges, og den globale flyflåde bliver ældre. 

Nogle af de udfordringer, som videnskabsmændene har forhindret, er følgende:

1. Integrationen af boring i fleksibel automatisering er besværlig pga. reaktionskræfter og vibrationer, som er forbundet med boring i dag. Elementerne i den aktuelle udgave af fleksibel automatisering er ikke stærk nok til at modstå kræfterne fra konventionel boring[5].

2. Orbital boring er en mere avanceret metode, der muligvis kan bore med reducerede kræfter og lille nok i størrelse til at blive integreret i fleksibel automatisering. Ved gentagen brug forværres nøjagtigheden imidlertid på grund af den inerti, der er forbundet med boreprocessen.

3. Materialerne, der bruges til robotter, er stadig meget dyre. De fleste robotdele er af titanium[6] og carbonfiberkompositmateriale, fordi de begge er ekstremt lette og holdbare. Begge er også meget dyre, fordi processen, hvorpå de udvindes, er så kompleks, og udbyttet er magert.

Innovatører arbejder i øjeblikket hårdt og har givet et lille glimt af håb til den knibe, som luftfartsindustrien nu er i:

• Adaptiv styring er én måde at tackle den varierende statiske position for orbital boring. Parametrene i styringsmodellen opdateres kontinuerligt under drift, hvor faste parametre kombineres med adaptive parametre, såsom til termisk ekspansion. Denne teknik kan forbedres yderligere ved at tilføje mere tilpasningsdygtige parametre, såsom til kompensation for tilbageslag.

• Lasersporere, der bruges i forskellige applikationer, såsom justering af et flys vinger under samlingen, kan tilpasses til positionsfeedback i realtid. Det kan hjælpe med at bore huller med en nøjagtighed på 0,05 mm, men er stadig for dyrt til enhver praktisk anvendelse i luftfartsindustrien.                                                                     

• Der kan også forskes i at udvikle en aktuator til sluteffektorer, der giver den en hurtigere responstid på den feedback, den får. I kombination med en lasersporer kan det dramatisk forbedre robotnøjagtigheden.

Forbedringer i fremstillingsprocesserne for robotdele og komponenter kan også hjælpe med at reducere startomkostningerne for en automatiseret samling. Airbus har i øjeblikket et automatiseret samlebånd til fuselager bestående af 20 robotter, måling af laserpositionering og et nyt digitalt system, men de har en backlog på 6.000 A320 jetliner-enheder og kan retfærdiggøre investeringens omkostninger. 

I mellemtiden kan flyfabrikanter øge deres produktion ved at bruge de mest avancerede luftfartøjsværktøjer, der findes på markedet i dag. Disse værktøjer forbedrer operatørens produktivitet meget, mens de beskytter medarbejdernes helbred, og er det næstbedste i forhold til at have et fuldautomatisk samlebånd:

• Elektrisk håndholdt boremaskine EBB26 – Mange af bekymringerne med hensyn til hulnøjagtighed kan fjernes med denne præcisionsboremaskine. Den har en indbygget feedbackmekanisme til fejlkorrektion, hvilket eliminerer operatørfejl. Den har også en programmerbar udløser og reduceret slør for at sikre, at hvert hul, der bores, er som beregnet og planlagt.

• Avanceret boreenhed PFD 1100 – Denne boremaskine har en turbinemotor med høj effekt, som gør det muligt at bruge værktøjet til alle trin i flyproduktion fra komponentfremstilling til slutmontering. Dens modulopbyggede design kan let konfigureres til retvinkelform eller lodret boring, og den har en bred vifte af hastigheds- og tilførselsindstillinger, så den kan tilpasses til ethvert borebehov.

Man kommer ikke uden om fordelene ved automatisering for at imødekomme den voksende efterspørgsel efter fly. Der er stadig lang vej til fleksibel automatisering, så alternative måder til at øge produktiviteten skal udforskes. Atlas Copcos linje med avancerede luftfartsværktøjer er designet til at gøre tingene bedre, da ønsket om automatisering endnu ikke er opfyldt. 

Øg din produktivitet med Atlas Copcos avancerede værktøjer til luftfartsindustrien. Er du klar til at udrette mere og gøre mere?

Kontakt os i dag.