单是未来 20 年的商业需求就表明生产率将翻一番
空客去年在德国汉堡实施了 A320 系列机身结构高度自动化装配线。在冠状病毒大流行颠覆正常生活之前关闭商业客机后，航空业预计在未来 20 年需要 40,000 架新飞机——飞机、直升机、空中出租车和无人驾驶飞行器。该数量包括更换平均寿命为 25-30 年后退役的飞行器，并且是在大约 8 年的积压订单之上。
如果与限制相关的飞行需求恢复到之前的水平一些行业专家表示，为了缓解大流行病，满足预计需求的唯一方法是提高自动化程度。
与许多人不同在其他部门，航空业是体力劳动很普遍的行业，因为目前没有可行的替代制造工艺。但考虑到 Statista 记录的 2006 年至 2019 年全球航空客运需求的同比增长（增幅从 2.4% 到 8.1%，除了 2009 年处于大萧条的高峰期）和其他因素，更高的效率是如果行业要跟上发展，则必须强制执行。
研究人员正在设法弄清楚如何使某些流程自动化，例如手糊。但目前还有其他可用的自动化措施，包括将装配说明投射到工作站上，以及自动密封胶、紧固、标记和材料处理过程。
仅商业航空需求就需要将生产率有效提高一倍，空军研究实验室结构技术分部主任约翰·D·拉塞尔说。
除了商用飞机，军方还在探索可以生产数千架的可消耗飞机。
最后，空中出租车的概念已经受到传统航空公司和 Uber 等公司的青睐，并且需要
“对于这些案例中的任何一个，我从我的行业联系人那里听说美国目前没有能力，”拉塞尔说，并警告说他的信息来自在病毒席卷全球之前。 “如果这三者同时实现，该行业将不得不创造性地解决容量问题。
“我听到的一个重要替代方案是使用自动化来增加生产力和吞吐量，特别是对于商业航空。公司正在研究自动化可以改进事物的任何方式，从零件制造到装配。我听说自动化的资本支出低于添加新的
Russell 表示，他不会对空中出租车行业寻求海外生产感到惊讶，因为车辆价格可能是其商业模式的重要驱动因素。他怀疑我们是否会看到商业航空的离岸外包，因为由于劳动力的高技能水平，该行业可能会坚持既定的供应商关系。他指出，显然，离岸外包不是任何军用车辆的选择。
在 20 年内交付 40,000 架飞机需要每年生产 2,000 架飞机，这比大流行之前的交付量要高得多。
当制造商无法足够快地准备好以满足航空运输增长带来的日益增长的需求时，就会造成交货积压。
此外，消费者现在将航空旅行视为必需品而不是奢侈品，并且有能力支付个人旅行费用。
JR Automation 定制设计了基于 CNC 控制架构的六轴龙门式机械手来制作穿孔外壳用作发动机整流罩的插入物。因此，商业航空公司扩大了他们的产品范围，以便为那些渴望飞行的消费者提供灵活的起飞时间。
波音公司积压了 5,049 架飞机5 月 1 日，而截至 3 月 31 日，空中客车的延期交货订单已累积至 7,650 架。
在大流行病爆发之前，波音和空中客车之间的竞争复苏预计将导致其广受欢迎的窄飞机交付量创下历史新高。车身平台，2019 年产量同比增长 9.4%。根据研究和研究机构 2019 年 6 月中旬发布的新闻稿，波音和空中客车预计去年生产超过 1,750 架飞机，高于 2018 年的 1,606 架分析公司 Frost & Sullivan。
不过到了 8 月，其他公司开始削减这些数字。
Global 根据《卫报》上的一篇文章，自 2019 年 3 月波音 737 Max 喷气式飞机因两起致命事故而停飞后，飞机产量下降了四分之一。英国航空航天游说团体 ADS 表示，2019 年 7 月交付了 88 架飞机，比去年同期下降了 24%，下降的主要原因是 737 等单通道飞机的产量下滑。 /p>
截至去年年底，空客和波音共交付了 1243 架飞机。
业界正在采取行动增加这些数字。
“两家最大的商业飞机飞机制造商，波音和空客，都投入了大量额外资金来提高生产率，”JR Automation 航空航天和国防业务发展副总裁 Bill Bigot 说。
去年年底在德国汉堡，空中客车公司实施了其 A320 系列机身结构高度自动化装配线。
新工厂该公司表示，这座城市拥有 20 台机器人、全新的物流理念、激光测量自动定位以及数字数据采集系统。
除了机器人的使用，空中客车还实施了新的方法和技术在材料和零件物流中优化生产，改善人体工程学并缩短交货时间。这包括物流和生产水平的分离、以需求为导向的材料补给和自动导引车的使用。
然而，大约在同一时间，波音公司结束了其埃弗雷特工厂为期四年的全面自动化工作，华盛顿工厂使用机械臂在其 777 喷气式客机和 777X 的两个主要机身部分插入紧固件，而选择由熟练的机械师手动插入。
机器人仍在为紧固件钻孔根据已发表的报告，自动化的“柔性轨道”系统，导致人机结合的过程。
努力最终可能会得到回报，
波音公司负责 777X 生产的副总裁杰森·克拉克 (Jason Clark) 告诉《洛杉矶时报》，使用机器人技术的失败尝试让波音公司从“首次深入研究此类技术”中学到了一些宝贵的经验教训. “它教会了我们如何设计自动化，”克拉克在 11 月的一篇文章中引述道。
由于 Electroimpact Inc. 开发的机器可以处理对体力要求最高的任务之一，因此新方法对工人造成的磨损更少机身组装的任务：根据泰晤士报的文章，在金属上钻孔。
博士。南加州大学先进制造中心的研究科学家 Brual Shah 正在检查由机械臂铺设的预浸复合材料部件。此外，“我们重新设计了结构的某些部分，以用难度较低的材料代替铆钉公司发言人说：为机械师配备外骨骼，旨在减少持续高空作业带来的压力；据路透社报道，部署了支持蓝牙的智能扳手，以确保工人将正确的扭矩施加到螺母上，并使用虚拟现实技术来测试新工具。
机器人可以接手上篮吗？
在将任何机身结构运往汉堡或波音位于华盛顿州的工厂之前，它们都是在自动化复合材料制造 (ACM) 流程中制造的，包括自动化纤维铺放和自动化胶带铺层。
ACM 是适用于机身、机翼和舱壁等中型或大型部件，这些部件要么是平坦的，要么是略微有轮廓的。
但是小型和中型复合材料部件是通过手工铺层制造的，这是一种非常低效的工艺这会浪费大量材料。
这很重要，因为这些部件（夹子、支架、工字梁和检修门）最多可占结构重量和数量的一半仅一架飞机就有数千美元。
“此外，这些必须手工铺设的部件必须被切割、冲压、挤压，你有什么，”复合材料顾问 Les Cohen 说。 “所以这意味着你的购买与飞行比率可以是 2 倍：如果你使用的材料是每磅 40 美元，那么它实际上是每磅 80 美元的材料。”
团队南加州大学最近完成了一个用机械臂自动铺设的示范项目。
虽然不是自动化，但仍有改进飞机制造所用材料的空间。
行业了解每隔几层对正在进行的部件进行高压灭菌以及固化最终部件所需的时间需要很多时间e. Cohen 说，具有高压釜固化部件特性但无需高压釜工艺的快速固化树脂是答案，但目前还没有。他说，平均投资时间长达五年，开发新材料的成本估计为 1000 万美元，而且无法保证它们会被接受，因此无法应对这一挑战是可以理解的。
4th Industrial航空航天领域的革命起步缓慢
工业 4.0 有望提高生产力和质量，也可能有助于促进航空生产，但该行业在采用互联、数字化和数据驱动的技术方面进展缓慢第四次工业革命的世界。
“我想说的是，这些东西现在才刚刚投入生产并交付成果。我们对此非常感兴趣，我们只是到了可以在程序级别推出它并真正为工厂提供一些绝对会影响他们效率的东西，” Electroimpact Inc. 复合材料叠层和自动化项目经理 Andrew Purvis 说。 ”
Purvis 说，自动化的成熟是生产的质量方面。
Electroimpact 使用检测技术将质量监控构建到系统中，该技术可以测量其所有内容AFP 机器就像制造或打印零件一样工作。自动检查实现了公司称为“持续调整”的过程。
Dr.空军研究实验室的 John Russell 表示，从现在到 2040 年，仅商用飞机就需要将产量翻一番。“该系统实际上通过观察它&rsquoo 正在做，它会不断调整自己，”他说。 “就像 AFP 机器或打印机可以用相机或传感器查看输出并说'嘿，我注意到你开始有点漂移所以我要补偿'。”
At咨询公司 Maher Associates 总裁 Mick Maher 表示，在这一点上，采用工业 4.0 更像是一种愿望而非成就，部分原因在于网络安全和数据管理方面的影响。
“我不认为航空航天业的发展速度比任何其他行业都要慢，”他说。 “我认为工业 4.0 还不成熟，目前还不能交出控制权。也就是说，自动化是工业 4.0 的关键组成部分。但正如自动化的某些部分已经成熟，例如磁带放置、光纤放置，仍然需要进行大量开发。”
收获巨大
Randy Rounkles ，谁一直技术可怕JR Automation 的航空航天部门主管，之前曾在 Spirit Aerosystems 工作，他是 2019 年初部署工业 4.0 的团队的一员。
Spirit 的遗留目标生产，前一家波音工厂于 2005 年剥离， Rounkles 说，根据其物理限制和尺寸，每月生产 21 架飞机。在他离开之前，该工厂的月产量为 57 架飞机，这有助于增加班次、增加员工并提高自动化程度，特别是在紧固方面。
“我离开之前的（最后一个）项目之一是工业 4.0关于设备利用率的数据收集，这实际上改变了该公司的面貌，让他们了解他们的设备在做什么以及它能够做什么，”Rounkles 说。 “它对未来利率的资本支出产生了重大影响。”
“涉足数字化”
世界各地都在研究将工业 4.0 应用于航空航天制造， 但AFRL 的 Russell 表示，采用速度缓慢，目前的飞机生产更多的是模拟而非数字化。
4.0 环境，”他说。
就工业 4.0 组件的现状而言，增材制造正在被用于工具和非结构部件，一些流程通过使用机器人实现自动化，并且， Russell 说，在数据分析方面，研发人员已将无损检测数据与原始模型联系起来，以了解制造缺陷对零件性能的影响。
在 YouTube 上发布的视频中，Kuka带有臂端辊的机械臂在前一层上平滑预浸复合材料层，而两个带有夹具的机器人将材料的两侧拉紧。
有多少手工铺层艺术家希望这相当于第三手在智能机器人单元的记录中展示了 at？
该单元及其背后的所有技术是该大学机械工程和计算机科学教授 Satyandra K. Gupta 的一个演示项目南加州，他的同事和他的学生。他们根据波音、洛克希德马丁和联合技术公司的建议制造了这个部件，目的是评估自动化的可行性。 Gupta 说，用他们的机器人自动化制造的零件的测试结果已发送给这三家公司。
“目前，每个人在航空航天领域面临的主要挑战是劳动力短缺，”他说。
他解释说，借助机械臂进行叠放，人类操作员可以同时监督多个单元。这不仅可以提高产能，还可以在确保质量的同时消除零件制造过程中的减体积步骤。
这是因为，对于由 100 层预预制材料制成的假设关键零件g，过程中的零件必须每三层（或五层）进行一次真空应用以确保没有空隙，总共33次减薄。
但是对于机器人，机器人的压力工具可以测量，不像人手，所以质量有保证，过程可以更快。
过程自动化不仅使它保持一致和简化。手糊是一项繁琐的工作，对体力要求很高。
在两年半的时间里，Gupta 和他的团队将机械臂与臂端工具、计算机视觉、力传感、人工智能算法相结合，先进的控制器和人机界面。他们的演示部件由多达 15 层标准环氧基碳纤维预浸料层组成。
他们工作中最具挑战性的部分是集成实时计算机视觉。
“您必须拿到相机才能看到正在形成的缺陷，”Gupta 说。 “（现在）如果机器人看到有时它会把床单拉到这边，然后再拉到那边……”
当单元遇到无法解决的问题时，它会通过蜂鸣声、电子邮件或短信提醒操作员。
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但只有在必要时才这样做。
“有时整个过程会顺利进行，”Gupta 说。
看，妈妈，没有手！ （机械臂末端工具执行自动化预浸料铺层）
三年前开设的 Rego-Fix 新增项目具有先进的能源和自然资源保护功能。其中包括一个特殊的空气交换通风系统、木屑颗粒加热、多个渐进式空调装置、一个“绿色”屋顶，以及自然和传感器控制照明的使用。
Satyandra K. Gupta 的同事和学生南加州大学展示了机械臂s 可以完成预浸复合材料叠层。空气交换通风系统每小时将新建筑内的空气交换七次。它从制造车间抽取废热——主要由公司机床所需的大型空气压缩机设备产生的热量。在寒冷的月份，也就是一年中的剩余时间，回收的废热被用来加热系统从建筑物外部抽取的新鲜空气，并循环到制造车间。
此外，循环封闭系统中的水有助于在运行期间保持制造车间空气压缩机的冷却。在冷却过程中，水会变热，然后将加热后的水储存在一个 1849 加仑（7007 升）的水箱中。这些水用于通过内置于建筑物办公区地板的供暖系统进一步为建筑物供暖。
该设施还包含一个 390 千瓦的供暖系统，该系统燃烧木屑颗粒d 化石燃料。这些颗粒是该地区常见的木材和家具制造行业的副产品。该系统消耗非常少量的颗粒，因为它作为其他热源的备用，并且仅在室外温度极低时才使用。
在夏季，节能渐进式，三单元空调系统与地板系统和空气交换系统一起工作，保持凉爽。空气交换装置将热量从建筑物中吸出，冷水通过地板内系统循环。
如果建筑物内的温度升高到一定水平以上，则换气装置中的一个装置空调系统将开启以支持地板系统和空气交换装置。空调机组是转速调节的，所以如果温度水平继续上升，迫使第一台空调机超过其极限，第二台空调机在系统将激活。反过来，如果第二个单元达到其转速限制，则激活第三个单元。一旦建筑物开始冷却，各个空调装置将按相反顺序关闭。
建筑物的外墙完全隔热。与典型的屋顶设计不同，Rego-Fix 选择的屋顶隔热性能非常不寻常。被称为“绿色”或“种植”屋顶，它覆盖着土壤，其中生长着真正的草皮。除了其隔热价值外，屋顶还收集雨水，然后将雨水收集在一个 13,200 加仑（50,000 升）的水箱中，并用于建筑物洗手间的冲厕。
所有供暖和建筑物的冷却功能在制造区域内提供稳定和恒定的环境温度。这具有关键的制造优势。恒定的温度有助于保持一致的机床精度，以生产公司&r...此外，窗户装有自动打开和关闭的窗帘。这是在夏季保持建筑物凉爽的主要帮助。虽然遮光罩会阻挡大量热量，但它们会穿孔以让光线进入。
在需要额外照明的地方，使用 LED 型节能灯以及运动控制激活。建筑物内没有墙壁开关，只有当区域有人时灯才会亮，有人时就会关掉。
