Letecký průmysl je už nějakou dobu svázán vlastními kapacitami.
Na jedné straně je poptávka po letadlech vysoká[1] a bude se zvyšovat i v následujících letech. Jediným řešením v dohledné budoucnosti je udržitelná automatizace výrobních procesů.
Na druhé straně byla zlepšení v oblasti automatizace leteckého průmyslu prováděna skokově a konečné řešení se nezdá být v dohledné době dosažitelné. Technologie se pomalu vypořádává s tímto problémem, což přináší otázku, jak daleko se nachází cíl automatizace a zda je automatizace skutečně jediným řešení problémů, kterým čelí letecký průmysl?
V tomto článku se budeme zabývat tím, co znamená automatizace při montážích v leteckém průmyslu, jakým výzvám automatizace čelí a jaká bude její budoucnost.
Automatizace a její přizpůsobení leteckém průmyslu
Automatizaci lze využít ke zvýšení bezpečnosti, produktivity a hodnoty lidského úsilí. Nástroje s integrovaným vedením, zpětnou vazbou a lepší manipulací mohou poskytnout konkurenční výhodu v oblasti úspory nákladů a současně zajistit lepší pracovní prostředí.
V některých případech je možné nebezpečné kroky plně automatizovat, aby se snížilo nebezpečí při zachování výrobních cílů. V těchto případech automatizace poskytuje řídicí systém nebo je zařízení připojené k programu, který mu říká, aby provedlo sadu úkolů s nulovým nebo minimálním lidským zásahem.
Automatizace se v současnosti používá v leteckém průmyslu pro podporu produktivity pracovníků a snížení potřeby provádění opakujících se úkolů, jako je vrtání a vyplňování. Stále však existuje značná potřeba zvýšit automatizaci – protože poptávka po nových letadlech nadále převyšuje výrobní kapacity.
Důležitost automatizace v leteckém průmyslu
Poptávka po letadlech roste a to by mělo pokračovat i v následujících letech. I dnes není výrobní technologie v leteckém průmyslu dostatečně rychlá nebo nákladově efektivní na to, aby uspokojila současnou poptávku, mnohem méně rostoucí poptávku, než která se očekává. Automatizace sice pokročila a pouze menší část procesu montáže se provádí ručně, ale i ta představuje velkou část ztrát ve výrobním procesu.
Tyto ztráty jsou malé, když se na ně podíváte jednotlivě, ale v opakujícím se procesu, kdy se úkoly provádějí od tisíců po miliony, představují značnou částku. Přesnost je jednou z prvních věcí[2], které automatizace řeší.
Poskytnutí lepších nástrojů vašim zaměstnancům zvýší jejich produktivitu a zároveň jejich bezpečnost. Jednou z největších hodnot je snížení úrovní stresu – když nástroje mohou pomoci snížit chyby poskytováním lepší zpětné vazby a vedení.
V důsledku toho mohou zaměstnanci věnovat více času a pozornosti kontrole kvality. To může snížit potenciální ztráty, ke kterým může dojít, když nástroje s nízkou kvalitou způsobí neočekávané chyby.
Výrobní chyby představují několik nákladů, včetně možnosti ztráty materiálu.
Vybavení správnými nástroji nabízí vyšší konzistentnost výrobního procesu a zároveň zkrácení doby výroby, minimalizaci zmetkovosti a zajištění větší flexibility procesu.
To jsou výhody, které se v průběhu času načítají a umožňují vašemu týmu rychle reagovat na měnící se tržní požadavky.
Poslední výhodou je, že lepší nástroje mohou zlepšit ergonomii, což znamená nejen větší bezpečnost (a možná i nižší míru pojištění), ale také vyšší míru loajality zaměstnanců – a celkově pracovní sílu, která je více angažována, má více energie, což v konečném důsledku vede k nižší fluktuaci.
Současný stav automatizace leteckého průmyslu
Automatizace v leteckém průmyslu byla do určité míry zavedena, ale není dostatečná pro vyplnění mezery mezi nabídkou a poptávkou.
Dokonce i automobilový průmysl je v porovnání s leteckým průmyslem dále na cestě k plné automatizaci, přestože je letecký průmysl ve skutečnosti obecně považován za odvětví, které je vpředu v oblasti inovací a technologií. Ještě překvapivější je, že výrobní procesy obou průmyslových odvětví vykazují značně podobnosti.
V posledních několika letech byla většina procesů vrtání a vyplňování ve výrobě letadel automatizována, i když se používá přizpůsobená portálová zařízení[3]. Jedná se o velké stroje, které vypadají spíše jako jeřáby než štíhlejší průmyslové roboty v automobilovém průmyslu. To znamená, že je letecký průmysl stále v rané fázi velmi dlouhé cesty ke smysluplné úrovni automatizace.
K vývoji automatizace dochází ve třech fázích: pevná, programovatelná a flexibilní[4]:
V pevné neboli „tvrdé“ automatizaci jsou stroje nebo zařízení řízeny sadou kódů pro provádění jednoduchých úkolů a pouze podél rotační a lineární osy. Je obvykle navržena tak, aby se z důvodu své nepružnosti vyráběl pouze jeden typ výrobku. Tento typ automatizace vyžaduje vysokou počáteční investici, jejíž návratnost může zajistit jen hromadná výroba, takže je ideální pro automobilový průmysl.
V programovatelné automatizaci jsou stroje schopny provádět mnoho úkolů změnou kódu nebo programu. Avšak přeprogramování a výměna mechanických dílů trvá velmi dlouho. Má mnohem nižší výstup než pevná automatizace a dokáže produkovat pouze v sériích od desítek do tisíců kusů.
Flexibilní neboli „měkká“ automatizace má v porovnání s pevnou automatizací ještě vyšší počáteční náklady, ale jde o zdaleka nejefektivnější způsob výroby. Systém je schopen přestavit jediným stisknutím tlačítka. Má vyšší úroveň kódování, což eliminuje složité přeprogramování při přechodu na jiný typ výrobku a stroj je navržen tak, aby se přizpůsobil různým aplikacím.
Výzvy, kterým čelí automatizace v leteckém průmyslu
Příliš vysoká poptávka a neschopnost provádět dodávky je problémem, který by některá průmyslová odvětví upřednostnila před nedostatkem zákazníků. Řešení problému je však stejně náročné. Navíc se situace v nadcházejících letech bude zhoršovat se zvýšením potřeby letadel a stárnutím stávající globální flotily.
Mezi výzvy, které v současnosti vědci řeší, patří:
1. Integrace vrtání do flexibilní automatizace je obtížná kvůli reakčním silám a vibracím, které jsou typické pro současná vrtací zařízení. Součásti aktuální iterace flexibilní automatizace nejsou dostatečně pevné, aby odolaly silám při běžném vrtání[5].
2. Orbitální vrtání je pokročilejší metoda, která může být schopna vrtat s nižšími silami a dostatečně malými rozměry pro integraci do flexibilní automatizace. Při opakovaném použití se však přesnost zhoršuje vlivem setrvačnosti, která je nedílnou součástí procesu vrtání.
3. Materiály používané pro robotiku jsou stále velmi drahé. Většina robotických dílů je vyrobena z titanu[6] a kompozitních materiálů z uhlíkových vláken, protože jsou extrémně lehké a odolné. Tyto materiály jsou však také velmi nákladné, protože proces, kterým jsou získávány, je poměrně složitý a produkce je slabá.
Jak překlenout mezeru
Inovátoři v současné době tvrdě pracují a poskytli malou jiskřičku naděje pro hlavolam, v němž se letecký průmysl nyní nachází:
Adaptivní řízení je jedním ze způsobů, jak řešit posuv statické polohy orbitálního vrtání. Parametry v řídicím modelu jsou během provozu průběžně aktualizovány a kombinují fixní parametry s adaptivními parametry, například pro tepelnou expanzi. Tuto techniku lze dále zlepšit přidáním více adaptivních parametrů, jako je například kompenzace vůle.
Laserové sledovače, která se používají v různých aplikacích, například při montáži křídel letadel, lze přizpůsobit pro zpětnou vazbu polohy v reálném čase. Tato technologie může pomoci při vrtání otvorů s přesností 0,05 mm, ale je stále příliš nákladná pro jakékoli praktické použití v leteckém průmyslu.
Lze také provést výzkum za účelem vývoje pohonu pro koncové efektory, který jim poskytne rychlejší dobu odezvy na zpětnou vazbu, kterou obdrží. V kombinaci s laserovým sledovačem by mohlo dojít k výraznému zvýšení přesnosti robotů.
Zlepšení výrobních procesů robotických dílů a součástí může také pomoci snížit počáteční náklady na automatizovanou montáž. Společnost Airbus má v současnosti automatizovanou montážní linku pro trup letadla, která se skládá z 20 robotů, laserového polohovacího měření a nového digitálního systému, ale má objednávky na 6 000 letadel A320 Jetliner, které odůvodňují náklady na investice.
Mezitím mohou výrobci letadel zvýšit svou výrobu pomocí nejmodernějších nástrojů pro letecký průmysl, které jsou v současnosti dostupné na trhu. Tyto nástroje výrazně zvyšují produktivitu obsluhy a současně chrání zdraví při práci. Jsou další nejlepší volbou pro plně automatizovanou montážní linku:
- Elektrická ruční vrtačka EBB26 – Tato přesná vrtačka řeší většinu znepokojení ohledně přesnosti otvorů. Má vestavěný mechanizmus zpětné vazby pro korekci chyb, který eliminuje chyby ze strany obsluhy. Má také programovatelnou spoušť a vykazuje menší házení, aby bylo zajištěno, že každý vyvrtaný otvor bude podle záměru a plánu.
- Pokročilá vrtací jednotka PFD 1100 – Tato vrtačka má vysoce výkonný turbínový motor, který umožňuje použití nástroje ve všech fázích výroby letadel od výroby komponent až po konečnou montáž. Modulární konstrukce umožňuje snadnou konfiguraci pro pravoúhlé nebo vertikální vrtání a nabízí široký rozsah nastavení rychlosti a posuvu, takže ji lze přizpůsobit jakémukoli požadovanému vrtání.
Jak může společnost Atlas Copco pomoci?
Při plnění rostoucí poptávky po letadlech nelze popřít výhody automatizace. Vzhledem k tomu, že cíl flexibilní automatizace je stále daleko, je třeba prozkoumat alternativní způsoby, jak zvýšit produktivitu. Řada pokročilých nástrojů pro letectví a kosmonautiku společnosti Atlas Copco je navržena pro dosažení zlepšení, protože příslib automatizace ještě není naplněn.
Zvyšte svou produktivitu pomocí pokročilých nástrojů pro letecký průmysl společnosti Atlas Copco. Jste připraveni udělat více a vyrobit více?