几十年来，汽车工程师一直在向航空航天工业寻求新的想法。早在20世纪30年代和50年代，底特律就受到了诺思罗普阿尔法（Northrop Alpha）和格鲁曼F4F野猫（Grumman F4F Wildcat）等创新型飞机圆滑设计的启发。
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但是，当诺斯罗普·格鲁曼公司(Northrop Grumman Corp.)的工程师访问了几家汽车制造商及其自动化供应商后，情况发生了转变。他们在寻找精简军用飞机机身生产的新方法。
其结果是在南加州建立了一条新的装配线，这条装配线可能会改变未来几代航空工程师的生产方式，就像福特高地公园工厂在一个世纪前彻底改变了汽车工业一样。
实际上，集成的装配线（iAl）表示机动机组的方式表示显着的换档。它使诺罗普·格鲁曼达到了450％的吞吐量。
ial被植物42楼，该工厂是Capdale，加利福尼亚州Palmdale的所有设施，由北罗姆曼航空航天系统运营。这是一个世界级操作，为世界上一些最先进的飞机提供装配，集成，测试和长期维护功能。莫哈韦沙漠羚羊谷的秘密遗址战略性地位于爱德华兹空军基地南部仅几英里。
成立两年的IAL公司生产F-35闪电II的中心机身，这将成为未来30年美国军队的支柱。一旦产量在几年内完全提高，新型超音速隐形飞机的组装时间将不到当前一代战斗机的一半。协会将在实现这一目标方面发挥关键作用。
诺斯罗普·格鲁曼公司F-35项目副总裁布莱恩·查佩尔表示:“IAL最大化了机器人和自动化，提供了额外的能力和组装能力，同时满足了手工方法难以实现的工程公差。”“这是生产F-35中心机身的核心，同时也提高了该项目的可承受性、质量和效率。
Chappel解释说：“IAL设计采用系统工程的方法来集成工具和结构运输、系统自动化、自动化钻井单元和多个建造中心协调的工具机械化。”。
北罗姆曼的Palm代尔工厂是2013年的收件人年度最佳组装工厂该奖项由大会杂志主办。这家创新工厂因其在机身组装方面的突破性方法而被选为第十届年度大奖。
“在包括中国，印度和俄罗斯在内的几乎所有机身制造工厂旅行和访问过，我相信他们为现代机身装配线，商业或军队提供了自动化标准和先进的数字制造应用，”乔治说“乔治”说“最近从北罗姆格·格鲁姆曼作为主要工程师和技术研究员退休的航空航天顾问。
“他们的设计，开发和应用自动钻机和柜台机，自动涂层应用系统和移动装配线导致了显着的成本降低，质量改进和安全增强，”令人沮丧。
据布伦介绍，迄今为止还没有一家大型航空公司签约设计和建造完整的集成装配线。他解释说:“通常，大型航空制造商是自己的集成商，从不同的供应商那里竞标装配线上的特定部件，然后进行整合。”“对这个行业来说，IAL是重要的一步。”
骄傲的遗产
诺斯罗普·格鲁曼公司在航空航天工程方面的卓越成就是无人能及的。虽然该公司成立只有19年，但它的历史可以追溯到早期的航空公司，包括诺斯罗普飞机公司(Northrop Aircraft Inc.)、格鲁曼公司(Grumman Corp.)和瑞安航空公司(Ryan Aeronautical Co.)等传统公司。这些公司的领导者都是勇于挑战极限的富有创造力的工程师。
杰克·诺斯罗普在20世纪30年代初开始设计超级圆滑的邮件飞机。他的重大突破之一是全金属单翼机，提高了性能，延长了机身寿命。
诺斯罗普·格鲁曼公司在航空航天工程方面的卓越成就是无人能及的。 |
第二次世界大战期间，诺罗普建造了黑寡妇拦截器和X-56等飞机，其中包括世界上第一家全镁，全焊接机身。该公司开发了一种称为蠕动焊接的新工艺，以组装飞机（该过程现在被称为钨弧焊）。
20世纪40年代末，诺斯罗普公司将注意力转向开发实验飞机，比如飞行机翼。事实上，它的YB-49比B-2幽灵隐形轰炸机早了50多年。
Grumman Corp.于1930年由Leroy Grumman成立于纽约州长岛。该公司自从此是海军航空的代名词。在第二次世界大战期间，Grumman开发出一名先进的战斗机，专用了第一个实用的折叠翼机构，允许飞机载体存储更多的飞机。
另一个着名的Grumman创作，F6F Hellcat，精彩，直接的设计，在南太平洋的许多战斗中成为传奇。坚固且可动性的战斗机易于批量生产和维护。
20世纪60年代末，格鲁曼公司的工程师为美国宇航局设计并组装了阿波罗登月舱。该公司被选为这项危险的任务，是因为其长期积累的制造产品的经验，能够承受恶劣着陆。
T. Claude Ryan在20世纪20年代中期创立了以他的名字命名的公司。这家公司设计并建造了查尔斯·林德伯格(Charles Lindbergh)著名的“圣路易斯精神”(Spirit of St. Louis)。20世纪50年代，瑞安发明了短程起降和垂直起降的飞机，还发明了“火蜂”(Firebee)等目标无人机。
在20世纪50年代后期，Ryan工程师开创了一种爆炸性的金属成型技术，使公司能够制造许多独特形状的航空航天部件，例如火箭鼻锥和导弹弯曲的圆顶。
诺思罗普、格鲁曼和瑞安的精神在2013年的世界杯上依然存在年度最佳组装工厂．事实上，他们的照片在棕榈谷综合大楼的主大厅迎接游客。
诺斯罗普·格鲁曼也有一种在厂房前向前思考的传统。例如，1953年，诺罗普工程师为军事机身建立了第一条连续轨脉冲机械化装配线。架空导轨组件和安装线使能汇编器可轻松切换F-5A，F-5B和T-38喷气式战斗机。
一对升高的轨道在地板上握住了中心机身，允许容易地访问装配器。这消除了人体工程学的问题和担忧，同时还改善了错误打样。每个轨道悬挂的机身用两个装配商手动从站移动到站。
在20世纪80年代后期，俄罗斯波工程师通过使用机器人制造和组装T-38的翼尖来研究自动化的有效性。1997年，他们开创了在飞机装配线上使用的第一台自动化钻床。
而且，10年前，诺斯罗普·格鲁曼公司在棕榈谷工厂实施了一个连续的通用轨道夹具，以在工作站之间移动部件和组件。物料搬运系统减少了传统吊车和大型装配夹具的使用。
在IAL背后的诺斯罗普·格鲁曼公司的工程师也习惯于生产创新飞机。事实上，这条自动化装配线位于20年前秘密制造B-2幽灵隐形轰炸机的同一地点。
如今，除了RQ-180和X-47B等各种实验和机密项目外，IAL还与生产MQ-8C火力侦察机、RQ-4全球鹰和MQ-4C Triton®声波风廓线仪等无人驾驶飞机的生产线共享帕尔姆代尔工厂。
未来的战士
F-35 Lightning II是一款隐形，超音速，多拉多尔，下一代战斗机，旨在满足美国及其盟友的要求进入21世纪。在进行各种地面攻击，侦察和防空任务时，它将比传统飞机有效四倍。根据一些专家，F-35可能是为美国军队建造的最后一个载人战斗机。
单引擎飞机是创建联合罢工战斗机（JSF）计划，该计划要求相同的基本飞机的三种变化分享超过20％的机身 - 为军队的多个分支服务。有争议的4000亿美元的计划已经开发了十多年。
五角大楼官员认为一定尺寸适合的方法是取代其老化战斗机队的有效方法，平均年龄为23岁。第五代JSF隐形战斗机旨在取代各种现有飞机，如A-10S，F-16S和F / A-18黄蜂。
除美国外，澳大利亚、加拿大、丹麦、荷兰、意大利、挪威、土耳其和英国等八个伙伴国也计划部署F-35战机。
Lockheed Martin Corp.是Prime F-35承包商，而诺斯罗普·格鲁姆曼和BAE Systems Inc.是主要合作伙伴。Bae在英格兰Samlesbury的植物中组装了船尾机身和尾巴，而诺斯罗普·格鲁姆曼在Palmdale建造了中心机身。所有子组件都以最终组装运送到德克萨斯州沃思斯特比尔斯特的洛克希德马丁工厂。
棕榈谷的组装人员制造了F-35中机身的三种变体。虽然它们共享许多相似的线束和气动线，但每个变体都有独特的参数和要求，这使得组装具有挑战性。
美国空军采用传统的起飞和着陆变量，该变体在中心机身顶部和内部25毫米，四桶嘎嘎声枪。
美国海军陆战队使用的是F-35的一个版本，它能够短距离起飞和垂直着陆。它的特点是在机身中央的顶部和侧面有一个升降风扇和风道，下面有两个通风口。
美国海军有一种航母变种，其特点是在飞机的中心机身采用铝制结构，以帮助吸收弹射起飞时的压力。这架飞机还具有尾巴钩和更大的机翼，可以从航空母舰上短距离起飞。
该飞机的海军变型F-35B目前正在测试，预计将于2015年开始军事行动。空军变型F-35A将于2016年投入使用。海军变型F-35C将于2019年投入使用。
F-35的生产需要超过2000份。这被认为是航空航天行业的高产量，也使得投资于受汽车行业启发的自动化具有成本效益。
复杂组装
然而，制造喷气式战斗机要比大量生产轿车或皮卡复杂得多。由于令人难以置信的公差、有限的空间和严格的质量要求，机身的装配具有挑战性。紧固件的类型和尺寸多种多样，即使是最小的表面不连续性也会影响飞机的隐身性能。
“现代军事机身是世界上最复杂的制造组装，”波尔登在2003年创立了航空航天自动化联盟，以满足行业需求，并在普通制造挑战上创造对话。“复合其制造复杂性是严重的公差和要求苛刻的过程，使机器人和自动化的应用复杂化。
除了在飞行中经历高度和气压的剧烈变化外，军用机身还必须承受各种剧烈的扭曲、弯曲、张力、应力和其他力。
机身也暴露在极端的极端温度下。坐在柏油碎石木之后，皮肤可以扩展和在往往达到100多个的表面温度下的合同，超音速喷射机升起沿着空气温度为-40f或更冷的高度巡航。
为了在那些要求的条件下进行，军用飞机需要成千上万的孔，必须精确钻出，埋藏，装满铆钉，螺钉和其他机械紧固件。该过程变得更加复杂，因为军用机身由各种异种材料组装，例如铝，钛和碳纤维复合材料的不同片材厚度。
航空航天钻井和紧固应用需要紧张的公差，以生产能够避免破裂风险的高强度空机构。因为一个坏洞会导致灾难性的失败，所以从孔直径到孔的直线度的一切都是至关重要的。
在F-35中心机身上，孔径从0.19英寸到0.25英寸不等。根据Bullen的说法，孔相对于下部结构的中心线位置变化不能超过+/ - 0.010英寸，直径耐受0.0015英寸。
不足为奇的是，85%的质量问题是由钻井造成的，80%的时间损失是由机身组装过程中受伤造成的。
诺斯罗普·格鲁曼公司在应用自动化来解决这一挑战方面领先。布伦说:“早期，它认识到飞机65%的成本是在机身上，65%的成本是在组装上。“从第一架飞机的自动化中获得的成本削减主要用于钻井和沉井;这是机身组装最大的成本动因，占60%。”
1997年，诺斯罗普·格鲁姆曼工程师开发了航空航天工业的第一批自动化钻孔机。当施加到F-18 E / F垂直稳定器时，它导致先前的手动方法降低了33％。
“这导致了其他应用程序和空中客车，波音和洛克希德马丁的第一台自动化钻机柜台机器，”布朗说。“这些机器仍然代表iial线的核心，并为机身组装提供最大的直接成本和间接节省。”
而且，军事机身的核心是它的中心机身。这是因为一切都在那里连接，包括前进和船尾机身，翅膀和着陆齿轮。在F-35上，一些负载直接通过中心机身的皮肤转移到旧的战斗机上的中心机身与内部框架。
除电气，液压和气动系统之外，中央机身还包含F-35的关键部件，例如空气入口管道，燃料箱和燃料管线。大型内部武器湾在F-35的隐身能力中起着关键作用。
F-35的中心机身装有精密的电子设备，如诺斯罗普·格鲁曼公司生产的AN/AAQ-37分布式孔径系统。多功能红外系统为飞行员提供导弹预警和导航。
诺斯罗普·格鲁姆曼还设计并建立了F-35的雷达系统和其他关键航空电子设备，例如电光系统和通信，导航和识别子系统，在夏洛斯维尔VA的工厂。电气布线壳体在新镇，ND的北罗姆曼厂组装，并运往Palmdale。
F-35是由重量约40%的复合材料制成的——比现存的任何其他喷气式战斗机都要多。碳纤维外壳，如前后进风口和武器舱门，是由诺斯罗普·格鲁曼公司在加利福尼亚州El Segundo的最先进设施内部制造的。
Kanban拉动系统可确保恒定的皮肤供应，依据依据到达IAL。在供应链中施加该过程以最大限度地减少Palmdale工厂的库存。
新的生产理念
为了解决可靠性，质量和安全问题，航空航天制造商已经谈到了多年的使用机器人。然而，大多数努力都受到准确性问题和低产量的阻碍。
该行业继续依靠大型纪念碑型装配夹具和传统的固定自动化，如大型龙门系统和产品特定夹具。不幸的是，龙门机很昂贵。并且，它们通常具有有限的吞吐量并需要大量占地面积。
与龙门系统和其他自动化孤岛不同，机器人更加灵活，可以以定制设计机器的一小部分成本快速部署。与固定自动化相比，其他好处还包括流程的可重复性、运行时间的延长、报废的减少、维护成本的降低以及治具需求的减少。
iAl代表使用机器人开发低成本，灵活的机器人具有改进的吞吐量和循环时间的巨大突破。它受到美国汽车制造商使用的自动化系统的启发，并在Kuka Systems北美LLC的帮助下开发。
规划IAL开始超过五年前。“JSF计划挑战了我们实现了重要的可负担能力目标，”Palmdale制造业运营和副站点经理迈克琼斯表示。“这是消除独立自动化岛屿的机会，并将装配线作为综合系统开发。”
诺斯罗普·格鲁曼公司的工程师团队多次到底特律实地考察汽车制造商是如何实现装配线自动化的。“这个时机很好，因为当IAL项目在2008年启动时，汽车行业正处于放缓之中，”琼斯指出。
来自库卡和北罗姆曼的工程师共同设计并安装了完全优化的装配线，而不是仅仅是独立的工具站的集成。库卡利用了与高速装配线的专业知识，而诺斯罗普·格鲁曼专注于其广泛的工具知识。
“这需要新的思考，”IAL经理乔尔特雷德韦尔（Joel Treadwell）补充道我们必须从根本上改变我们的商业模式，抛弃旧方法。例如，在过去，我们至少有80%的工具是在内部构建的。”
iAl要求为北罗姆格·格鲁曼的信仰而大量投资和飞跃。1亿美元的项目占据温度控制的Palmdale植物中超过20万平方英尺。它具有600多个工具和79个主要工具位置。
先进的工具
机身组装工具包括自动激光焊接和自动化面板系统，除了用于钻孔，密封胶应用和紧固件插入的多功能机器人终端效应外。iAl具有13个铰接式机器人和自动引导车辆（AGV）系统。
自动化程度的提高使得钻井系统能够保持非常精确的公差。事实上，IAL的亮点之一是用于进口管道的机器人钻井系统。它使用九轴机器人在一个非常具有挑战性、很小的内部空间钻数千个孔。
一个视觉引导系统可以让机器人进入F-35外形优美的进气管道的狭窄开口，这对喷气式发动机的性能至关重要。
这种复合材料风管通过连接需要数百个机械紧固件的铝框架与中央机身集成在一起。装配过程要求每个管道钻孔和沉孔500个。每个风管大约9英尺长，但内径只有20英寸。
尽管存在符合人体工程学的挑战空间限制，但操作最初是手动完成的。装配箱将在管道内爬行并使用手动工具。
通过使用铰接式机器人，诺罗普·格鲁曼工程师将52小时的手动工程减少到12小时的自动化过程，也减少了占地面积。三个机器人细胞钻三个不同的入口管道：船尾，前右侧和向前左侧。每套需要2,000洞。
因为500个钻点中的每一个具有独特的安全半径区域，所以激光跟踪系统位于非常窄的容差内的正确位置。激光检查系统还用于评估每个孔的质量。
u型自动化装配线的另一个亮点是将工作转移到组装单元的agv车队。传统上，高架起重机是用来移动机身的。然而，这将导致起重机的安装、安全区域的清理、链条和装卸装置的安装以及组件的移动等延迟。
例如，在诺斯罗普·格鲁曼公司位于加州El Segundo的工厂，需要超过250台起重机来运输F/ a -18 E/F组件。这是一个非常耗时和破坏性的过程，因为当移动发生时，下面的工厂工作将停止。
每个带有架空起重机的移动都需要大约一小时，并且需要一个最多八个人的船员，这些人有助于稳定机身，因为它从装配线的一个部分慢慢移动到下一个。使用AGVS，类似的举动只需要20分钟。
“我们将工程结构和工具从一个工作站转移到另一个工作站，因为在IAL的每个工作站都没有夹具和夹具，”汉克·里德说，他是北格鲁曼F-35项目的业务发展总监。“这增强了我们保持严格容忍度的能力。它还能减少弯曲，提高质量，并大大减少受伤或事故的可能性。”
三辆agv的载重量为38000磅，而另外两辆agv的载重量为75000磅。所有车辆都由电池供电，并配备了障碍物检测传感器，以防止碰撞。
自加载AGV能够提供全向对接的操纵。这消除了工具错位并确保了布置灵活性。它还确保车辆与各种工作站码头设计正确接口，这取决于是否在机身的上部或下部进行工作。
低调可调高度可调的AGV配备有惯性引导技术，使其能够沿着虚拟的自由距离路线行进，而不是遵循特定楼层磁带图案。这消除了封锁的视线或目标线，损坏的地板胶带。
基于rfid的控制和指示服务器与每个AGV上的服务器持续通信。当一辆车到达工作站时，组装员接管了控制。他或她降低AGV的甲板，引导车辆到一个支撑的工装结构下，并提高甲板来提升工装，这样机身就可以移动到下一个工作单元进行进一步组装。
另一个提高吞吐量的领域是低可观测雷达吸收涂层的应用，这有助于F-35的隐身性能。这一耗时的过程被认为是实现每天生产一架机身的长期目标率的潜在绊脚石。
在过去，用传统的手工方法完成这个复杂的过程需要一周多的时间。通过利用机器人技术，诺斯罗普·格鲁曼公司的工程师开发了一个自动化过程，将这一过程缩短到一天。
所有的IAL细胞和agv通过中央控制和指示服务器集成在一起。装配员使用触摸屏终端来管理所有的生产过程。
人民的力量
尽管最近的自动化投资，但人们在组装F-35的中心机身方面发挥着重要作用。例如，手动安装布线，气动线和其他组件。
“劳动力对自动化的反应已经混合，但大多数人认为这是传统装配过程的积极偏离，”雷德说。“当人们看到质量和人体工程学的好处时，他们拥抱自动化。例如，通过使用机器人，我们已经能够取代某人坐在热狭窄的入口管道中的需要，并钻数数百孔。“
纳入IIAL系列的自动化间接节约包括由于手钻的应力而导致的损失损伤85％。缺陷还有90％的缺陷和孔质量增加。
里德说：“我们一直努力让工作更轻松、更安全，因此我们征求了运营商的意见，以改进生产流程。”我们有一个不断的反馈机制，导致更好的购买。装配工仍然是我们实现质量、成本和交货目标的最重要资产。”
诺斯罗普·格鲁曼公司鼓励自我指导的工作团队。事实上，这种传承源于杰克·诺斯罗普在其职业生涯中与他的建设团队的个人关系。
F-35装配过程的每一个方面都授权装配商在产品改进和质量倡议方面进行协作。例如，自检在控制异物碎片风险方面至关重要，这在航空航天工业中是一个关键问题。
员工建议计划提供了多种激励措施来为装配过程提供价值和质量。一般的建议最多可获得1万美元的奖励，奖励的依据是创意节省的百分比。这些建议加起来就是每年节省下来的一笔钱，作为一笔相当于多两周工资的分享奖金，分配给所有员工。
作为对现场建议的即时响应，奖励流程使经理和主管能够在一周内以100美元的奖励对小的改进做出响应。
到目前为止，已有100多个中心机身用Ial组装。“我们仍处于低利率初始生产，每五天建造一次，”Reed说。“然而，一旦我们在2018年加强全额产量，目标就是每天建造一个中心机身。
“当我们达到这个速度，我们绝对需要有一致的，可重复的过程，”里德补充说自动化给了我们这种能力。
“由于综合装配线，我们显着减少了旅行的工作，除了废料，返工和修复外，还有reed。“推动了显着的成本节约。我们希望看到中心机身的成本，因此整个F-35的成本，由于自动化，将来进一步下降。“
关于奖项
这年度最佳组装工厂该奖项于2004年设立，旨在展示美国的世界级生产设施，以及使其取得成功的人员、产品和工艺。所有在美国组装产品的制造商被邀请提名他们的工厂。
这年度最佳组装工厂奖励由大会杂志赞助。该奖项的目标是确定已应用世界级流程的最先进的设施，以降低生产成本，提高生产力，缩短市场时间或提高产品质量。
大会的编辑工作人员根据下列标准对所有提名者进行评价:
通过使用新技术，装配工艺是否得到了改进?
•工厂是否通过更有效地利用现有技术来改善其性能？
工厂是否采取措施降低生产成本?
新的或改进的装配工艺是否提高了生产率?
工厂是否通过改进组装来缩短产品上市时间?
•工厂是否提高了利润和竞争优势?
•运营商是否在成功实施新装配策略方面发挥作用？
•产品是否经过有效设计以实现高效组装？
•该工厂是否试图保护环境并保护自然资源？
作为第10届年度的赢家年度最佳组装工厂诺斯罗普·格鲁曼公司在加州棕榈谷的集成装配线获得了一个雕刻水晶奖和一个纪念横幅。
以前的得奖者年度最佳组装工厂获奖者是福特汽车公司（密歇根州韦恩）；飞利浦Respironics（宾夕法尼亚州新肯辛顿）；伊顿公司（伊利诺伊州林肯市）；贝茨维尔棺材公司（曼彻斯特，田纳西州）；IBM公司（纽约州波基普西）；施耐德电气/Square D（肯塔基州列克星敦）；李尔公司（蒙哥马利，艾尔）；施乐公司（纽约韦伯斯特）；肯沃斯卡车公司（华盛顿州伦顿）。
2014年度提名表年度最佳组装工厂该奖项将于1月初在大会网站上公布。
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