De ce contează automatizarea pentru industria aerospațială

Pe de o parte, cererea de aeronave este foarte mare [1] și va continua să crească în anii următori. Singura soluție în perspectivă este automatizarea durabilă a proceselor sale de producție.

Pe de altă parte, îmbunătățirile făcute pe frontul automatizării industriei aerospațiale au fost incrementale, astfel încât o soluție la problemă nu este aproape iminentă. Tehnologia este lentă pentru a face față acestei probleme, ceea ce ridică întrebări, cât de departe este obiectivul automatizării și este într-adevăr singura soluție la problema cu care se confruntă industria aerospațială?

În acest articol, vom discuta despre ce înseamnă automatizarea în industria aerospațială în producția de ansambluri, provocările cu care se confruntă automatizarea și ce ne rezervă viitorul în industria aerospațială.

Automatizarea poate fi utilizată pentru a crește siguranța, productivitatea și valoarea efortului uman.  Instrumentele cu ghidare integrată, feedback și o manevrare mai bună - pot oferi un avantaj competitiv în ceea ce privește economisirea costurilor, oferind în același timp un mediu de lucru mai bun.

În unele cazuri, pașii periculoși pot fi complet automatizați pentru a reduce pericolul, menținând în același timp obiectivele de producție.  În aceste cazuri, automatizarea furnizează un sistem de control sau un echipament conectat la un program care îi spune să efectueze un set de sarcini, cu intervenție umană zero sau minimă.

În prezent, automatizarea este utilizată în industria aerospațială pentru a susține productivitatea lucrătorilor și pentru a reduce necesitatea de a efectua sarcini repetitive, cum ar fi forajul și umplerea.  Cu toate acestea, există încă o nevoie semnificativă de a crește automatizarea - deoarece cererea de aeronave noi continuă să depășească oferta de producție.

Cererea de aeronave crește și va continua să crească în următorii ani. Chiar și acum, tehnologia de fabricație din industria aerospațială nu este suficient de rapidă sau eficientă din punct de vedere al costurilor pentru a satisface cererea actuală, cu atât mai puțin cererea în creștere. Deși automatizarea a progresat și doar o porțiune mai mică a procesului de asamblare este realizată manual, aceasta reprezintă o mare parte a pierderilor din procesul de fabricație.

Aceste pierderi sunt mici atunci când sunt analizate individual, dar într-un proces repetitiv în care sarcinile sunt efectuate de mii până la milioane de ori, acestea se adaugă la o sumă considerabilă. Precizia este unul dintre primele lucruri [2] pe care le abordează automatizarea.

Oferirea unor instrumente mai bune personalului dvs. va crește productivitatea acestuia, menținându-l în același timp mai sigur.  Una dintre cele mai mari valori este reducerea nivelurilor de stres - atunci când instrumentele pot ajuta la reducerea erorilor prin furnizarea de feedback și îndrumare mai bune. 

Drept urmare, personalul poate petrece mai mult timp revizuind atenția acordată calității.  Acest lucru poate reduce posibilele pierderi care pot apărea atunci când instrumentele de calitate slabă duc la erori neașteptate.

Erorile de producție au mai multe costuri, inclusiv posibilitatea pierderii materialului. 

Având la dispoziție instrumentele potrivite, procesul dumneavoastră de fabricație poate fi mai consecvent, îmbunătățind în același timp timpul de producție, minimizând deșeurile și făcând procesul mai flexibil.

Acestea sunt tipurile de avantaje care se acumulează în timp și permit echipei dvs. să poată răspunde rapid la cerințele în schimbare ale pieței.

Un beneficiu final este că instrumentele mai bune pot îmbunătăți ergonomia, ceea ce înseamnă nu numai mai multă siguranță (și, posibil, rate mai mici de asigurare), ci și o retenție mai mare - și, în general, o forță de muncă mai implicată are mai multă energie și, în cele din urmă, o fluctuație mai mică. 

Automatizarea în industria aerospațială a fost realizată într-o anumită măsură, dar nu suficient pentru a reduce decalajul dintre cerere și ofertă.

Chiar și industria auto este mai departe pe drumul spre automatizarea completă în comparație cu industria aerospațială, când, de fapt, industria aerospațială este considerată pe scară largă ca fiind lider în ceea ce privește inovația și tehnologia. Ceea ce este și mai surprinzător este faptul că procesele de producție ale celor două industrii au asemănări semnificative.

În ultimii ani, o mare parte a operațiunilor de găurire și umplere din producția aerospațială a fost automatizată, deși utilizând echipamente de tip portal personalizate [3]. Acestea sunt mașini mari care arată ca macarale, mai degrabă decât roboții industriali mai subțiri din industria auto. Aceasta înseamnă că se află încă în faza incipientă a unei călătorii foarte lungi către un nivel semnificativ de automatizare.

Evoluția automatizării are loc în trei etape: fix, programabil și flexibil[4]:

• În automatizarea fixă sau rigidă, o mașină sau un echipament este controlat(ă) de un set de coduri pentru a efectua sarcini simple și numai de-a lungul axei rotative și liniare. De obicei, este proiectat pentru a produce un singur tip de produs din cauza inflexibilității sale. Acest tip de automatizare necesită o investiție inițială ridicată, pe care doar producția în masă o poate recupera, ceea ce o face ideală pentru industria auto. 

• În automatizarea programabilă, mașinile pot executa multe sarcini prin modificarea codului sau a programului. Cu toate acestea, reprogramarea sistemului și înlocuirea pieselor mecanice durează mult timp. Are un randament mult mai mic decât automatizarea fixă, putând produce numai în loturi de zeci până la mii. 

Automatizarea flexibilă sau ușoară are un cost inițial chiar mai mare de configurat în comparație cu automatizarea fixă, dar este de departe cea mai eficientă metodă de producție. Sistemul poate comuta printr-o apăsare de buton. Are un nivel mai ridicat de codare, care elimină reprogramarea complexă la trecerea la un alt tip de produs, iar mașina este proiectată pentru a se adapta la diverse aplicații.

Confruntarea cu o cerere ridicată și nelivrarea este o problemă pe care unele industrii ar prefera să o aibă, în loc să nu aibă deloc cumpărători. Cu toate acestea, este o problemă, exact aceeași. În plus, situația se va înrăutăți doar în următorii ani, când nevoia de aeronave va crește, iar flota aeriană globală va continua să îmbătrânească. 

Unele dintre provocările cu care se confruntă oamenii de știință în prezent sunt următoarele:

1. Integrarea forajului în automatizarea flexibilă se dovedește dificilă din cauza forțelor de reacție și a vibrațiilor, care sunt inerente burghielor actuale. Componentele iterației actuale a automatizării flexibile nu sunt suficient de puternice pentru a rezista forțelor din forajul convențional[5].

2. Forajul orbital este o metodă mai avansată care poate fi capabilă să foreze cu forțe reduse și suficient de mică pentru a fi integrată în automatizarea flexibilă. Cu toate acestea, în cazul utilizării repetate, precizia se deteriorează din cauza inerției inerente procesului de găurire.

3. Materialele utilizate pentru robotică sunt încă foarte scumpe. Majoritatea pieselor robotizate sunt fabricate din titan [6] și material compozit din fibră de carbon, deoarece sunt extrem de ușoare și durabile. Ambele sunt, de asemenea, foarte scumpe, deoarece procesul prin care sunt extrase este atât de complex, iar randamentul este mai mic.

Inovatorii lucrează din greu în prezent și au oferit o mică strălucire de speranță pentru confuzia în care se află acum industria aerospațială:

• Controlul adaptiv este o modalitate de abordare a poziției statice de derivă a forajului orbital. Parametrii din modelul de control sunt actualizați continuu în timpul funcționării, combinând parametrii ficși cu parametrii adaptivi, cum ar fi pentru expansiunea termică. Această tehnică poate fi îmbunătățită în continuare prin adăugarea unor parametri mai adaptivi, cum ar fi pentru compensarea jocului.

• Laser trackerele, utilizate în diverse aplicații, cum ar fi alinierea aripilor unei aeronave în timpul asamblării, pot fi adaptate pentru feedback pozițional în timp real. Poate ajuta la executarea găurilor cu o precizie de 0,05 mm, dar este încă prea scumpă pentru orice aplicație practică din industria aerospațială.                                                                     

• De asemenea, pot fi efectuate cercetări pentru a dezvolta un dispozitiv de acționare pentru efecte finale care să îi ofere un timp de răspuns mai rapid la feedbackul pe care îl primește. În combinație cu un laser tracker, acesta ar putea îmbunătăți semnificativ precizia robotică.

Îmbunătățirile în procesele de fabricație a pieselor și componentelor robotizate ar putea contribui, de asemenea, la reducerea costurilor inițiale pentru un asamblare automatizată. Airbus dispune în prezent de o linie de asamblare automată a fuzelajului, formată din 20 de roboți, măsurare cu laser a poziționării și un nou sistem digital, dar are un backlog de 6.000 de unități de jetliner A320 și poate justifica costul investiției. 

Între timp, producătorii de aeronave își pot crește producția utilizând cele mai avansate instrumente aerospațiale disponibile astăzi pe piață. Aceste instrumente îmbunătățesc semnificativ productivitatea operatorului, protejând în același timp sănătatea ocupațională și sunt cel mai bun lucru după o linie de asamblare complet automatizată:

• Mașină de găurit electrică portabilă EBB26 - Multe dintre preocupările legate de precizia găurii pot fi rezolvate cu această mașină de găurit de precizie. Are un mecanism de feedback încorporat pentru corectarea erorilor, eliminând erorile operatorului. De asemenea, are un declanșator programabil și o excentricitate redusă pentru a vă asigura că fiecare gaură forată este conform destinației și planificării.

• Unitate avansată de găurire PFD 1100 - Această mașină de găurit are un motor cu turbină de mare putere care permite utilizarea sculei în toate etapele producției de aeronave, de la fabricarea componentelor până la asamblarea finală. Designul său modular poate fi configurat cu ușurință pentru foraj în unghi drept sau foraj vertical și are o gamă largă de setări de viteză și avans, făcându-l adaptabil la orice nevoie de foraj.

Nu se pot nega beneficiile automatizării în satisfacerea cererii tot mai mari de aeronave. Cu automatizarea flexibilă încă în curs de desfășurare, trebuie explorate modalități alternative de creștere a productivității. Linia Atlas Copco de instrumente aerospațiale avansate este concepută pentru a face lucrurile mai bune, deoarece promisiunea automatizării nu a fost încă îndeplinită. 

Îmbunătățiți-vă productivitatea cu instrumentele aerospațiale avansate de la Atlas Copco. Sunteți gata să faceți mai mult și să faceți mai mult?

Contactați-ne astăzi.