Därför är automatisering viktigt för flygindustrin

Efterfrågan på flygplan är skyhög[1] och den kommer att fortsätta att öka i många år framåt. Den enda lösningen i sikte är en hållbar automatisering av tillverkningsprocessen.

Automatiseringen inom flygindustrin har skett i små steg och en lösning på problemet är långt borta. Det går långsamt att uppdatera tekniken och det väcker frågan: Hur långt är vi ifrån automatiseringsmålet och är det verkligen den enda lösningen på flygindustrins problem?

I den här artikeln kommer vi att diskutera vad flygplansautomatisering är inom tillverkningsindustrin, utmaningarna med automatisering och vad framtiden bär med sig för flygindustrin.

Automatisering kan användas för att öka säkerheten, produktiviteten och kvaliteten på mänskligt arbete. Verktyg med inbyggd vägledning, återkoppling och bättre hantering kan ge konkurrensfördelar när det gäller kostnadsbesparingar och en bättre arbetsmiljö.

Farliga steg kan i vissa fall automatiseras helt för att minska riskerna, samtidigt som produktionsmålen uppfylls. Automation fungerar då som ett kontrollsystem eller utrustning ansluten till ett program som anger att vissa uppgifter ska utföras, med begränsat eller inget mänskligt ingripande.

Automatisering används för närvarande inom flygindustrin för att öka personalens produktivitet och minska repetitiva arbetsuppgifter, t.ex. att borra och fylla hål. Automatiseringen behöver dock fortfarande öka eftersom efterfrågan på nya flygplan överstiger tillverkningen.

Efterfrågan på flygplan ökar och kommer att fortsätta att göra det under de kommande åren. Tillverkningstekniken inom flygindustrin är inte tillräckligt snabb eller kostnadseffektiv för att möta den aktuella efterfrågan. Automatiseringen har ökat och endast en liten del av monteringsprocessen sker manuellt men den står för en stor del av tillverkningsprocessens förluster.

Förlusterna är små när man tittar på dem var för sig men i en repetitiv process där uppgifter utförs från tusentals till miljontals gånger blir kostnaden större. Automatisering ger framför allt noggrannhet[2].

Din personal är både mer produktiv och säker om du ger dem rätt verktyg. En av de största fördelarna är att stressnivåerna minskar eftersom verktygen leder till färre fel tack vare återkoppling och vägledning. 

Det gör att personalen kan ägna mer tid åt att granska kvaliteten. Det minskar eventuella förluster som kan uppstå när verktyg av dålig kvalitet ger upphov till oväntade fel.

Produktionsfel kan leda stora kostnader, inklusive risken att materialet går förlorat. 

Rätt verktyg på plats innebär att tillverkningsprocessen blir mer konsekvent, samtidigt som produktionstiden förbättras, kasseringen minimeras och processen blir mer flexibel.

Sådana fördelar byggs upp med tiden och gör att ditt team snabbt kan svara på ändrade marknadsbehov.

En sista fördel är att bättre verktyg kan förbättra ergonomin. Det innebär inte bara högre säkerhet (och eventuellt lägre försäkringskostnader) utan även högre bibehållande. Personalen är mer engagerad och har mer energi, vilket i slutändan leder till lägre personalomsättning. 

Automatiseringen av flygindustrin har uppnåtts i viss utsträckning, men inte tillräckligt för att minska avståndet mellan tillgång och efterfrågan.

Fordonsindustrin har kommit längre på vägen mot fullständig automatisering jämfört med flygindustrin, trots att flygindustrin anses vara i framkant när det gäller innovation och teknik. Ännu mer förvånande är att tillverkningsprocesserna i de två branscherna har tydliga likheter.

Under de senaste åren har en stor del av flygproduktion automatiserats med hjälp av specialanpassad utrustning av gantrytyp[3]. Det är stora maskiner som ser ut som kranar snarare än de smidiga industrirobotarna i fordonsindustrin. Det innebär att de fortfarande befinner sig i början av en väldigt lång process mot en lämplig automatiseringsnivå.

Det finns tre nivåer av automation: fast, programmerbar och flexibel[4].

• Vid fast eller hård automation styrs en maskin eller utrustning av en uppsättning koder för att utföra enkla uppgifter längs rotations- och linjära axlar. Den är vanligen utformad för att producera en typ av produkt på grund av dess inflexibilitet. Den här typen av automation innebär en hög initial investeringskostnad som endast kan tas igen genom massproduktion. Det gör den perfekt för fordonsindustrin. 

• Inom programmerbar automation kan maskinerna utföra många uppgifter genom att koden eller programmet ändras. Det tar dock lång tid att programmera om systemet och att byta ut de mekaniska delarna. Den har mycket lägre kapacitet än fast automation och kan endast producera partier om dussin eller tusental. 

Flexibel eller mjuk automation har en ännu högre ingångskostnad för installation än fast automatisering, men det är utan tvekan det mest effektiva produktionssättet. Det går att ändra systemet med en knapptryckning. En hög kodningsnivå tar bort behovet av komplex omprogrammering vid byte till en annan produkttyp och maskinens utformning gör att den går att anpassa till olika tillämpningar.

Vissa branscher vill hellre misslyckas med att möta en hög efterfrågan än att inte ha några köpare överhuvudtaget. Det är dock fortfarande ett problem. Det kommer dessutom att förvärras under de kommande åren när behovet av flygplan ökar och den globala flygflottan åldras. 

Forskare står bland annat inför följande utmaningar:

1. Integreringen av borrning i flexibel automation har visat sig vara svår på grund av reaktionskrafterna och vibrationerna i befintliga borrar. Komponenterna i den nuvarande iterationen av flexibel automation är inte tillräckligt starka för att klara krafterna från konventionell borrning[5].

2. Orbitalborrning är en mer avancerad metod för borrning med mindre kraft och tar tillräckligt liten plats för att integreras i flexibel automation. Vid upprepad användning försämras emellertid noggrannheten på grund av tröghet i borrningsprocessen.

3. Materialen som används för robotteknik är fortfarande mycket dyra. De flesta robotdelar är tillverkade av titan[6] och kolfiberkompositmaterial eftersom de är både extremt lätta och hållbara. Materialen är också mycket dyra eftersom processen för att extrahera dem är komplex och resultatet är skralt.

Innovatörer arbetar just nu hårt och har gett hopp om att lösa problemet som flygindustrin står inför:

• Adaptiv styrning är ett sätt att hantera orbitalborrningens drivande statiska position. Parametrarna i kontrollmodellen uppdateras kontinuerligt under drift och kombinerar fasta parametrar med anpassningsbara parametrar, t.ex. för värmeexpansion. Denna teknik kan förbättras ytterligare genom att lägga till fler anpassningsbara parametrar, t.ex. för att kompensera för motreaktioner.

• Laserspårare som används i olika tillämpningar, t.ex. justering av vingarna på ett flygplan under montering, kan anpassas för positionsåterkoppling i realtid. De är användbara vid borrning av hål med en noggrannhet på 0,05 mm men kostar för mycket för praktisk tillämpning inom flygindustrin.                                                                     

• Forskning kan också bedrivas för att utveckla ett verktygsmanövreringsorgan som ger snabbare svarstid på den återkoppling som tas emot. I kombination med en laserspårare skulle det kunna förbättra robotens exakthet avsevärt.

En förbättring av tillverkningsprocessen för robotdelar och -komponenter kan också bidra till att minska den initiala kostnaden för en automatiserad montering. Airbus har för närvarande en automatiserad monteringslinje för flygplanskroppar som består av 20 robotar, laserpositioneringsmätning och ett nytt digitalt system. De har dock en orderstock på 6 000 A320-jettrafikflygplan och kan motivera kostnaden för investeringen. 

Under tiden kan flygplanstillverkare öka produktionen genom att använda de mest avancerade flygplansverktyg som finns på marknaden idag. Verktygen förbättrar användarens produktivitet och skyddar arbetshälsan. Det är det näst bästa alternativet efter en helt automatiserad monteringslinje:

• Elektrisk handhållen borrmaskin EBB26 – Med här precisionsborrmaskinen behöver du inte oroa dig över hålnoggrannhet. Den har en inbyggd återkopplingsmekanism för felkorrigering som eliminerar användarmisstag. Den har också ett programmerbart trycke och minskad felmätning för att säkerställa att alla hål borras som det är tänkt och planerat.

• Avancerat borraggregat PFD 1100 – Den här borrmaskinen har en turbinmotor med hög effekt som gör att verktyget kan användas i alla steg i flygplansproduktionen, från komponenttillverkning till slutmontering. Den modulära konstruktionen kan enkelt konfigureras för vinkelutförande eller vertikal borrning och borrmaskinen har flera hastighets- och matarinställningar som gör att den kan anpassas till alla borrbehov.

Det råder inget tvivel om fördelarna med automatisering när det gäller att möta den växande efterfrågan på flygplan. Flexibel automation ligger i framtiden och vi måste utforska alternativa sätt för att öka produktiviteten. Atlas Copcos serie med avancerade verktyg för flygindustrin är utformade för att förbättra situationen eftersom löftet om automatisering ännu inte har infriats. 

Förbättra din produktivitet med Atlas Copcos avancerade verktyg för flygindustrin. Är du redo att öka produktionen?

Kontakta oss idag.