在航空航天创造未来的工厂2021-03-10 |集会

各种部分的公司正在采用行业4.0技术以快速的节奏，转向未来的下一代愿景 - 将来的工厂变为现实。这一转型的许多进展都是在高度自动化的行业中，例如车辆制造。相反，航空航天工业凭借其集装飞机，卫星等产品的分阶段，刚刚开始调查行业4.0技术如何提高运营，吞吐量，质量控制和成本。

无论是卫星、无人机还是商用飞机，航空航天生产都需要劳动密集型制造和超复杂产品的精密装配相结合。与其他行业相比，这种工作流程是独一无二的。例如，飞机机翼可能需要在复杂、脆弱的表面上以高精度钻出数千个孔。据估计，在汽车工业中，近90%的钻井是自动化的，只有大约10%的钻井作业是人工完成的。在航空航天工业中，情况几乎恰恰相反。而且，由于飞机是在特殊的监管下生产的，出于安全和质量控制的目的，在材料经过最终安装、质量检查和完工时，需要详细记录每个零件和每个动作。

行业4.0技术是解决许多挑战的理想选择。更多航空航天制造商及其供应商有兴趣使旅程实施未来概念的工厂。然而，许多人不确定在哪里开始。

设置基础

在未来的工厂里，智能工业4.0技术连接了一切，从带有嵌入式传感器的单个机器组件和工作站，到机器级和工厂级通信架构，再到基于云的软件。复杂的软件收集、传输和处理数据，以提供生产透明度和对生产瓶颈、效率低下的工作流程和需要预防性维护的设备等问题的可行答案。

许多大型航空制造商的账本上都有8到10年的订单，他们需要在不发生重大中断的情况下保持运营，同时仍然解决未来的需求。对于正在寻求实施这种技术的航空制造商来说，在不牺牲生产率或质量控制的情况下，有几个关键步骤需要考虑，当确定从哪里开始，如何开始:

精益原则：行业4.0技术在采用其拥有完善的精益原则和流程时，最佳工作最佳。
技术集成：将智能工具和传感器集成到装配系统中是一种简单但高效的开始转换。
数据收集：使用智能工具和传感器生成数据，解决问题的问题，如您需要实现真实变化的数据，数据应该在哪里，以及您对其进行的？
数据分析和可视化：单独拥有数据只是挑战 - 分析和可视化实时信息的一半就是至关重要的。
机器学习:随着工业4.0设备变得更加智能，它们可以共享更多数据，为工厂带来更大的灵活性和更好的整体设备效率。
人工智能：行业的最终成就4.0是机器可以预测自己的期货并防止停机时间。

从精益开始

为了开始前往未来的工厂，航空航天公司应该有一个改变其运营的多年愿景。然后，基于该愿景，公司可以建立一种识别“低悬崖水果”的路线图 - 导致浪费，低效率或错误的最初，最明显的问题。

工业4.0技术的有效使用依赖于建立的精益制造文化。精益强调消除浪费，实施持续改进流程(CIP)，改善材料、人员和信息的流动。例如，智能工作站已经被证明可以减少使用人工装配的行业中的错误。从一开始，这是一种相对划算的投资，可以用针对手工装配中的浪费和错误的精益原则来指导。

拥有强大精益计划的公司将能够实施有效的CIP程序，使每个生产工作流程授权每个人都识别导致问题的领域并提出修复它们的方法。

技术集成

航空制造的一个独特的异常之处在于它是如何从自动化生产过渡到手工生产的。许多初始部件是在高度自动化的加工或制造系统中制造的。这些系统已经具备了工业4.0功能，集成了传感器和plc，可以捕获和封装生产数据，用于分析和质量控制。

随着子部件的创建和安装，最终装配和集成更需要手动操作。例如，飞机上数千个紧固件的最终拧紧通常是用纯机械的气动和手动扳手完成的，手动检查和书面验证都在纸质文件上。然而，航空航天制造商可以通过集成智能、可编程的紧固工具来改进这一过程，这些工具记录了应用于每个紧固件的扭矩量，并且可以根据分配的任务自动重新配置扭矩和旋转设置。

还有工业4.0装配工作站，它混合了自动化和手动系统，利用技术更好地连接和支持操作员、机械和部件，使灵活生产更容易。例如，在这些工作站中，每个工人都有一个带有嵌入式射频识别(RFID)标签的姓名标签。这些工作站经过编程可以读取RFID标签，并根据员工的技能和偏好自动调整工作场所。这包括人体工程学的调整，例如改变工作台的高度。RFID标签还可以与工作流管理系统连接，以代表工人发起材料请求或组装指令。在这些工作站上制作的所有组件都有一个唯一的标识标签。当产品从一个工位移动到另一个工位时，组件的RFID标签受到生产控制系统的密切监控，以在必要时触发零部件的补货。此外，产品推车通过RFID标签进行识别，并提醒自动引导车辆自动提取材料，为下一个装配周期。

最终，这些智能工具可以生成数据，以虚拟方式组装每架飞机的“数字孪生”，并记录下每一个焊接、紧固件和电气连接的精度和质量。这可以交付给飞机的购买者和监管机构，以验证生产的质量。

改进数据收集

由于更智能的组装工具集成到装配过程中，它们还开始产生有价值的数据，整个公司都可以用于CIP。所有这些新数据都提出了挑战：如何智能地管理其以改善业务，进一步沿着行业4.0路线图。

通过将智能和传感器集成到多个过程点并连接机器来升级生产系统的公司应该使用他们的路线图和精益原则来确定首先要测量哪些功能或过程点，从而充分利用他们的技术投资。

许多制造商，尤其是具有多个工厂或多层供应链的工具，是一个行业4.0工具，是一个工业4.0网关或物联网（IoT）网关。该网关是一个硬件和软件平台，作为处理控制逻辑的辅助操作，更容易将生产线连接到IOT。网关使IT应用程序能够收集传感器和过程数据，将其传输到制造执行系统，云应用程序或本地机器监控系统，并执行数据分析。

通过这些网关，工厂管理可以识别正常人类观察和评估可能无法捕获的问题领域。使用此数据，产品性能管理或产品质量管理软件可以比较整个飞机组装厂的类似生产操作。它们甚至可以访问云计算，以比较不同的全球地点的不同植物中的性能因素。

分析实时数据

在一些航空航天装配作业中，安排和跟踪供应商和分包商提供的零件和材料的过程仍然没有数字化，监测这些零件和材料使用速度的过程也没有数字化。例如，在一些设施中，当不同的机组人员在同一架飞机上安装不同的电气系统时，他们的进度会在分散在飞机周围的多个白板上手动跟踪。

在其他行业，这种手动系统已经被提供更完整、实时数据的数字看板系统所取代。这些数据以高度信息化、可视化的方式组织和呈现，以跟踪进度，并确保材料和工作团队在工作轮班的每一点上都有他们所需要的。

这些交互式通信平台实时处理和可视化生产数据，可以使用植入植物IT应用程序，例如生产计划，质量数据管理和电子邮件。他们还提供了一种可宝贵的工具，用于换档质量突出，帮助生产小组快速识别和解决基于实际数据与历史数据的材料和工作流问题。

例如，在Bosch Rexroth的多产品系列（MPL）组装操作中，该公司使用自己的行业4.0技术组合实施了全规模的制造中心。MPL中的一个关键元素是ActiveCockpit系统，用于在大屏幕上从工厂的每个区域可视化生产数据。员工还可以访问移动设备，笔记本电脑或平板电脑的信息。由于运营商和管理者可以从工厂中的任何位置访问信息，因此ActiveCockPit可以提醒它们问题，允许它们立即采取纠正措施，减少停机时间和最小化错误。