Derfor er automatisering viktig for luftfartsindustrien

På den ene siden er etterspørselen etter fly skyhøy[1] og vil fortsette å øke i årene som kommer. Den eneste løsningen i sikte er bærekraftig automatisering av produksjonsprosessene.

På den andre siden har forbedringer som gjøres på automatiseringsfronten i luftfartsindustrien, vært gradvise, slik at en løsning på problemet ikke er nært forestående. Teknologien er treg med å komme på høyden med dette problemet, så man må spørre seg: Hvor langt unna er målet om automatisering, og er det egentlig den eneste løsningen på problemet som luftfartsindustrien står overfor?

I denne artikkelen skal vi diskutere hva luftfartautomatisering er i produksjonsprosesser, hvilke utfordringer automatisering står overfor og hva fremtiden bringer for den i luftfartsindustrien.

Automatisering kan brukes til å øke sikkerheten, produktiviteten og verdien av menneskelig innsats. Verktøy med innebygd veiledning, tilbakemelding og bedre håndtering kan gi konkurransefortrinn når det gjelder kostnadsbesparelse samtidig som de gir et bedre arbeidsmiljø.

I noen tilfeller kan farlige trinn helautomatiseres for å redusere faren og samtidig opprettholde produksjonsmålene. I slike tilfeller tilbyr automatisering et styresystem eller utstyr som er koblet til et program, og som gir beskjed om at det skal utføre et sett med oppgaver, med null til minimal inngripen fra mennesker.

Automatisering brukes for tiden i luftfartsindustrien for å støtte arbeidernes produktivitet og redusere behovet for å utføre repetitive oppgaver som boring og fylling. Det er imidlertid fortsatt et betydelig behov for å øke automatiseringen ettersom etterspørselen etter nye fly fortsetter å overgå produksjonen.

Etterspørselen etter fly øker og vil fortsette å gjøre det i årene som kommer. Selv nå er produksjonsteknologien i luftfartsindustrien ikke rask eller kostnadseffektiv nok til å dekke det nåværende behovet, for ikke å nevne økende etterspørsel. Selv om automatisering har utviklet seg og bare en mindre del av monteringsprosessen utføres manuelt, står det for en stor del av tapene i produksjonsprosessen.

Disse tapene er små når man ser på dem individuelt, men i en repetitiv prosess der oppgavene utføres fra tusenvis til millioner av ganger, blir de til sammen en betydelig mengde. Nøyaktighet er en av de første tingene[2] som automatisering tar seg av.

Hvis medarbeiderne får bedre verktøy, øker produktiviteten deres samtidig som de blir tryggere. En av de største verdiene er reduksjonen av belastningsnivåer – når verktøy kan bidra til å redusere feil ved å gi bedre tilbakemelding og veiledning. 

Som et resultat av dette kan medarbeiderne bruke mer tid på å vurdere kvaliteten. Dette kan redusere mulige tap som kan oppstå når verktøy av dårlig kvalitet fører til uventede feil.

Produksjonsfeil medfører flere kostnader, blant annet muligheten for å miste materialet. 

Å ha de riktige verktøyene på plass betyr at produksjonsprosessen kan bli mer konsekvent, samtidig som produksjonstiden forbedres, antallet kassasjoner reduseres og prosessen blir mer fleksibel.

Dette er den typen fordeler som bygges opp over tid, og som gjør det mulig for teamet ditt å reagere raskt på endrede markedskrav.

En siste fordel er at bedre verktøy kan forbedre ergonomi, noe som ikke bare betyr mer sikkerhet (og muligens lavere forsikringspremier), men også at du beholder flere medarbeidere – og totalt sett har en arbeidsstyrke som er mer engasjert, mer energi, og i siste instans lavere utskifting. 

Automatisering i luftfartsindustrien har til en viss grad blitt oppnådd, men ikke nok til å dekke gapet mellom tilbud og etterspørsel.

Selv bilindustrien har kommet lengre på veien mot full automatisering sammenlignet med luftfartsindustrien, selv om luftfarten i stor grad anses som banebrytende når det gjelder innovasjon og teknologi. Det som er enda mer overraskende, er at produksjonsprosessene i de to industriene har betydelige likheter.

I løpet av de siste årene har mye av boringen og fyllingen i luftfartsproduksjonen blitt automatisert, selv om det brukes skreddersydd utstyr av gantrytype[3]. Dette er store maskiner som ser ut som kraner i stedet for de slankere industrielle robotene i bilindustrien. Dette betyr at de fortsatt er i begynnelsen av en svært lang reise mot et meningsfylt automatiseringsnivå .

Utviklingen av automatiseringen skjer i tre trinn: fast, programmerbar og fleksibel[4]:

• Ved fast eller hard automatisering kontrolleres en maskin eller utstyr av et kodesett for å utføre enkle oppgaver, og bare langs rotasjonsaksen og den lineære aksen. Den er vanligvis utformet for å produsere én type produkt på grunn av den manglende fleksibiliteten. Denne typen automatisering krever en høy startinvestering som bare masseproduksjon kan tjene inn, noe som gjør den ideell for bilindustrien. 

• Ved programmerbar automatisering kan maskinene utføre mange oppgaver ved å endre koden eller programmet. Det tar imidlertid lang tid å omprogrammere systemet og skifte de mekaniske delene. Den har mye lavere produksjon enn fast automatisering og kan bare produsere i partier fra dusinvis til tusenvis. 

Fleksibel eller myk automatisering har en enda høyere startkostnad enn fast automatisering, men er helt klart den mest effektive måten å produsere på. Systemet kan veksle over med et knappetrykk. Den har et høyere nivå av koding, som eliminerer kompleks omprogrammering ved veksling til en annen produkttype, og maskinen er konstruert for å tilpasses ulike bruksområder.

Å ha høy etterspørsel og ikke kunne levere er et problem som noen bransjer vil heller ha, i stedet for å ikke ha kjøpere i det hele tatt. Det er likevel et problem. I tillegg vil det bare bli verre de kommende årene når behovet for fly øker og den globale flyflåten blir stadig eldre. 

Her er noen av utfordringene som forskerne strever med for tiden:

1. Integreringen av boring i fleksibel automatisering viser seg å være vanskelig på grunn av motmomentkreftene og vibrasjonene i nåværende bor. Komponentene i fleksibel automatisering på nåværende tidspunkt er ikke sterke nok til å motstå kreftene ved konvensjonell boring[5].

2. Baneboring er en mer avansert metode som kan bore med reduserte krefter og liten nok størrelse til å bli integrert i fleksibel automatisering. Ved gjentatt bruk svekkes imidlertid nøyaktigheten på grunn av treghet i boreprosessen.

3. Materialet som brukes til robotteknikk er fortsatt svært dyrt. De fleste robotdeler er laget av titan[6] og karbonfiberkomposittmateriale fordi de er både svært lette og slitesterke. Begge er også veldig dyre fordi prosessen de utvinnes med er så kompleks, og avkastningen er liten.

Innovatører arbeider hardt og har gitt et lite glimt av håp for dilemmaet luftfartsindustrien opplever:

• Adaptiv kontroll er én måte å håndtere avdriften til den statiske posisjonen til baneboring på. Parameterne i kontrollmodellen oppdateres kontinuerlig under drift og kombinerer faste parametere med adaptive parametere, som varmeutvidelse. Denne teknikken kan forbedres ytterligere ved å legge til flere adaptive parametere, for eksempel for reduksjon av klaring.

• Lasersporere, som brukes i ulike bruksområder, for eksempel å rette inn vingene til et fly under montering, kan tilpasses for posisjonstilbakemelding i sanntid. Det kan hjelpe til med å bore hull med en nøyaktighet på 0,05 mm, men er likevel for dyrt for praktiske bruksområder i luftfartsindustrien.                                                                     

• Man kan også forske for å utvikle en hastighetsregulator for slutteffektorer som vil gi den en raskere responstid på tilbakemeldingen den mottar. I kombinasjon med en lasersporer kan den forbedre robotnøyaktigheten dramatisk.

Forbedringer i produksjonsprosessen for robotdeler og -komponenter kan også bidra til å redusere startkostnadene for en automatisert montering. Airbus har for øyeblikket et automatisert samlebånd for skrog som består av 20 roboter, laserposisjoneringsmåling og et nytt digitalt system, men de har en restanser på 6000 A320 jetliner-enheter og kan rettferdiggjøre kostnadene ved investeringen. 

I mellomtiden kan flyprodusenter øke produksjonen ved å bruke de mest avanserte luftfartsverktøyene som finnes på markedet i dag. Disse verktøyene forbedrer operatørenes produktivitet betraktelig samtidig som de beskytter helsen på arbeidsplassen og er det nest beste etter en et helautomatisk samlebånd:

• Elektrisk håndholdt bor EBB26 – man kan glemme mye av bekymringene om hullnøyaktighet med dette presisjonsboret. Det har en innebygd tilbakemeldingsmekanisme for feilretting som eliminerer operatørfeil. Det har også en programmerbar utløser og redusert urundhet for å sikre at hvert hull som bores, er som tiltenkt og planlagt.

• Avansert boreenhet PFD 1100 – dette boret har en kraftig turbinmotor som gjør det mulig å bruke verktøyet i alle trinn i flyproduksjon fra komponentproduksjon til sluttmontering. Den modulære utformingen kan enkelt konfigureres for rettvinklet form eller vertikal boring, og det har en rekke innstillinger for hastighet og mating, slik at det kan tilpasses ethvert borebehov.

Man kan ikke nekte for fordelene med automatisering for å dekke den økende etterspørselen etter fly. Siden fleksibel automatisering fortsatt er langt unna, må man utforske alternative måter å øke produktiviteten på. Atlas Copcos serie med avanserte luftfartsverktøy er utviklet for å gjøre ting bedre siden løftet om automatisering ennå ikke er oppfylt. 

Forbedre produktiviteten med Atlas Copcos avanserte luftfartsverktøy. Er du klar for å gjøre mer og lage mer?

Kontakt oss i dag.