Почему автоматизация имеет важное значение для аэрокосмической промышленности

С одной стороны, спрос на самолеты очень высок[1] и в ближайшие годы он будет только расти. Единственным решением, по нашему мнению, является устойчивая автоматизация производственных процессов.

А с другой — усовершенствования в области автоматизации аэрокосмической промышленности были постепенными, так что эта проблема еще не скоро будет решена. Технология медленно удовлетворяет потребности данной автоматизации, в результате чего возникают вопросы: когда будет достигнута цель автоматизации и действительно ли она является единственным решением проблемы, стоящей перед аэрокосмической промышленностью?

В этой статье мы обсудим, что такое автоматизация производства сборки для аэрокосмической промышленности, с какими проблемами она сталкивается и что ждет ее в этой отрасли в будущем.

Автоматизация может использоваться для повышения безопасности, производительности и ценности усилий рабочих. Инструменты со встроенными инструкциями, обратной связью и улучшенной управляемостью обеспечивают конкурентное преимущество с точки зрения экономии затрат, а также лучшие рабочие условия.

В некоторых случаях опасные производственные действия могут быть полностью автоматизированы для снижения каких-либо рисков при выполнении производственных задач. В таких случаях используется система управления или оборудование, подключенное к программе, которая передает на систему/оборудование набор задач, которые необходимо выполнить с минимальным вмешательством человека или вообще без него.

В настоящее время автоматизация используется в аэрокосмической промышленности для повышения производительности труда рабочих и снижения необходимости выполнения повторяющихся задач, таких как сверление и заполнение. Однако все еще существует значительная необходимость в повышении уровня автоматизации, поскольку спрос на новые самолеты по-прежнему превышает предложения производства.

Спрос на самолеты растет и в ближайшие годы он будет только увеличиваться. Даже сейчас технологии производства в аэрокосмической отрасли недостаточно быстры и экономичны, чтобы удовлетворить текущий, а тем более растущий спрос. Несмотря на то, что уровень автоматизации уже значительно повысился, и только меньшая часть процесса сборки выполняется вручную, на нее приходится большая часть потерь в производственном процессе.

Если рассматривать их по отдельности, эти потери невелики, но в повторяющемся процессе, когда задачи выполняются от тысяч до миллионов раз, они составляют значительную сумму. Точность является одним из первых факторов[2], на которые ориентирована автоматизация.

Использование сотрудниками более эффективных инструментов повысит их производительность и обеспечит безопасность. Одним из самых важных показателей является снижение уровня нагрузки — когда инструменты помогают сократить количество ошибок за счет предоставления обратной связи и указаний. 

В результате сотрудники могут уделять больше времени анализу качества. Это поможет снизить возможные убытки вследствие ошибок, возникающих при использовании инструментов ненадлежащего качества.

Производственные ошибки приводят к затратам, включая возможность потери материала. 

При использовании надлежащих инструментов обеспечивается более согласованный производственный процесс, уменьшенное время производства, минимальная отбраковка и более гибкий процесс.

Это те преимущества, которые постепенно накапливаются и позволяют вашей команде быстро реагировать на меняющиеся требования рынка.

Одним из последних преимуществ является то, что более усовершенствованные инструменты могут улучшить эргономику, что не только означает повышенную безопасность (и, возможно, более низкие страховые тарифы), но и более высокий уровень удержания сотрудников — в целом более занятые сотрудники имеют больше мотивации для работы и, в конечном счете, обеспечивается более низкая текучесть кадров. 

Автоматизация в аэрокосмической промышленности в некоторой степени была достигнута, но данного уровня недостаточно для того, чтобы устранить разрыв между предложением и спросом.

Даже автомобильная промышленность продвинулась дальше на пути к полной автоматизации по сравнению с аэрокосмической промышленностью, когда, по сути, аэрокосмическая отрасль, по общему мнению, является лидером в плане инноваций и технологий. Еще более удивительным является то, что производственные процессы этих двух отраслей имеют значительное сходство.

За последние несколько лет большая часть работ по сверлению и заполнению в аэрокосмической промышленности была автоматизирована, хотя и использовалось специальное оборудование портального типа[3]. Это большие машины, которые больше похожи на краны, чем на компактные промышленные роботы автомобильной промышленности. Это означает, что они все еще находятся в начале своего долгого пути к значимому уровню автоматизации.

Эволюция автоматизации происходит в три этапа: фиксированная, программируемая и гибкая автоматизация[4].

• При фиксированной или жесткой автоматизации управление машиной или оборудованием осуществляется с помощью набора кодов для выполнения простых задач, причем только вдоль оси поворота и линейной оси. Как правило, данный этап предназначен для производства одного типа продукта из-за своей негибкости. Такой тип автоматизации требует больших первоначальных инвестиций, которые могут окупиться только в массовом производстве, что делает данный тип идеальным для автомобильной промышленности. 

• При программируемой автоматизации машины могут выполнять множество задач путем изменения кода или программы. Однако для перепрограммирования системы и замены механических деталей требуется много времени. Данный тип автоматизации имеет гораздо более низкую производительность, чем фиксированная автоматизация, способная производить только партиями от десятков до тысяч экземпляров. 

Гибкая автоматизация требует еще более высоких предварительных затрат для настройки по сравнению с фиксированной автоматизацией, но она является наиболее эффективным способом производства. Смена системы осуществляется одним нажатием кнопки. Данный тип автоматизации имеет более высокий уровень кодирования, благодаря чему исключается необходимость в сложном перепрограммировании при переходе на другой тип продукта, а машина предназначена для адаптации к различным областям применения.

Некоторые отрасли предпочли бы столкнуться с высоким спросом на товар и не суметь обеспечить его, чем с проблемой отсутствия покупателей. Однако это такая же проблема. Кроме того, в ближайшие годы ситуация будет только ухудшаться, когда спрос на самолеты возрастет, а мировой авиационный парк продолжит устаревать. 

Далее указаны некоторые проблемы, с которыми в настоящее время сталкиваются ученые.

1. Интеграция процесса сверления в гибкую автоматизацию является сложной задачей из-за противодействующих сил и вибраций, которые присущи существующим дрелям. Компоненты текущей версии гибкой автоматизации недостаточно прочны, чтобы выдержать нагрузку при традиционном сверлении[5].

2. Орбитальное сверление — это более усовершенствованный способ сверления, при котором прилагается меньшая нагрузка, а также благодаря простоте данного способа его легко интегрировать в гибкую автоматизацию. Однако при многократном использовании точность снижается из-за инерции, присущей процессу сверления.

3. Материалы, используемые для робототехники, все еще имеют высокую стоимость. Большинство роботизированных деталей изготовлены из титана[6] и углеволокнистого композита, так как они чрезвычайно легкие и прочные. Оба эти материала тоже очень дорогие, поскольку процесс их извлечения очень сложен, а выработка незначительная.

В настоящее время проводятся работы по созданию инновационных технологий, но уже сейчас появилась небольшая надежда на решение проблемы, с которой столкнулась аэрокосмическая промышленность.

• Адаптивное управление является одним из способов решения проблемы смещения статического положения при орбитальном сверлении. Параметры модели управления постоянно обновляются во время работы, сочетая фиксированные параметры с адаптивными, к примеру, в случае с тепловым расширением. Этот метод можно дополнительно улучшить, добавив более адаптивные параметры, например компенсацию люфтов.

• Лазерные трекеры, используемые в различных областях применения, например для выравнивания крыльев самолета во время сборки, могут быть адаптированы для отслеживания положения в реальном времени. Они могут помочь при сверлении отверстия точностью 0,05 мм, но все равно они слишком дорогие для практического применения в аэрокосмической промышленности.                                                                     

• Также можно провести исследование по разработке исполнительного механизма для рабочих органов, который позволит сократить время отклика на полученные данные. В сочетании с лазерным трекером он может значительно повысить точность работы робота.

Улучшения в производственных процессах роботизированных деталей и компонентов также могут помочь снизить начальные затраты на автоматическую сборку. В настоящее время компания Airbus использует автоматизированную линию сборки фюзеляжа, состоящую из 20 роботов, системы лазерного позиционирования и новой цифровой системы. Компания отстает на 6000 единиц лайнеров A320, поэтому такие инвестиции оправданы. 

В то же время производители самолетов могут увеличить свою производительность, используя самые современные инструменты для аэрокосмической промышленности, доступные сегодня на рынке. Эти инструменты значительно повышают производительность труда оператора, защищая при этом здоровье персонала, и являются лучшими инструментами для полностью автоматизированной линии сборки.

• Электрическая ручная дрель EBB26 — с помощью этой высокоточной дрели можно решить большую часть проблем, связанных с точностью отверстий. Она оснащена встроенным механизмом обратной связи для устранения ошибок, что позволяет избежать ошибок оператора. Кроме того, она оснащена программируемым пусковым механизмом и имеет низкий уровень биения, что позволяет сверлить необходимые отверстия.

• Передовое сверлильное устройство PFD 1100 — это сверлильное устройство оснащено турбомотором высокой мощности, который позволяет использовать инструмент на всех этапах производства самолетов: от изготовления компонентов до окончательной сборки. Модульная конструкция легко настраивается для сверления под прямым углом или вертикального сверления, а также имеет широкий диапазон настроек скорости и подачи, что позволяет адаптировать ее к любым потребностям сверления.

Нельзя отрицать преимущества автоматизации с целью удовлетворения растущего спроса на самолеты. Поскольку уровень гибкой автоматизации все еще низок, необходимо изучить альтернативные способы повышения производительности. Линейка передовых инструментов для аэрокосмической промышленности компании «Атлас Копко» разработана для улучшения качества работы, поскольку полная автоматизация еще не достигнута. 

Повысьте свою производительность с помощью передовых инструментов для аэрокосмической промышленности компании «Атлас Копко». Готовы к достижению больших результатов?

Свяжитесь с нами сегодня.