隨著工業4.0時代的到來,智能製造成為製造業的發展重點。空客集團緊跟時代步伐,提出「未來工廠」建設構想,目標是能夠以創紀錄的水平加快其產品生產率。在「未來工廠」建設中,空客集團積極研究在工廠採用機器人技術、虛擬實境技術、數位化技術、3D列印技術等最新先進位造技術成果。目前,部分技術已經開始在空客集團各子公司獲得初步應用,空客集團正向「未來工廠」穩步邁進。
1. 裝配線自動化——「即插即用」機器人
目前,空客公司已經使用了輕量化的單臂機器人,能夠自主沿著飛機內部移動,在機身內部實現支架的流水線安裝。空客公司將計劃安裝具有多自由度的協作機器人,用以進行更複雜的工作。
圖1 雙臂仿人機器人
圖2 機械化外骨骼
空客直升機公司還計劃使用機器人進行噴塗複雜裝飾、旋翼輪轂等主要零件噴塗等多項工作。採用機器人後,可以對從綠色表面準備到外漆固化的精整噴塗工作流程進行優化,將能實現最小的能源消耗,還能節省周期時間。
2. 車間級數位化——實現從仿真到「技術-現實」(techno-reality)
空客公司針對A350 XWB全生命周期管理,構建了虛擬環境,其大小與複雜性在業界都是前所未有的。該虛擬環境的註冊用戶達3萬人,空客公司內部及其供應鏈上的工程師約10000人每天通過該虛擬環境獲取詳細、最新的項目信息。作為A350 XWB設計研發的一部分,空客公司使用逼真人機工程分析(Realistic Human Ergonomic Analysis,RHEA)工具(如圖3所示),使得操作人員能夠進入虛擬環境,與A350XWB全尺寸3D模型進行交互。空客直升機公司也在嘗試使用RHEA軟體進行飛機性能維護及測試工作。
圖3 逼真人機工程分析(RHEA)軟體工具
MiRA是空客公司下一步要主推的一種智能化、便捷使用工具,致力於將數位化樣機集成到生產環境中,向生產工程師提供零件3D模型。如圖4所示。採用MiRA,檢測A380機身上6萬~8萬個支架所需的時間從3個星期縮短到僅僅3天。
圖4 MiRA正在用於檢測可以固定液壓系統、管路的結構支架
空客直升機公司目前正在進行的另外一項開發項目是電子化電纜線路板(electronic jigboard),如圖5所示。實現了電纜線路板的數位化,iPad屏幕上突出顯示出電纜的複雜路徑,可以通過iPad觸控螢幕來完成電纜布線。
圖5 電子化線纜接線板(electronic jigboard)
3. 3D列印技術——飛機裝配過程中所需零件的及時製造
空客集團已經開始使用3D列印技術用於製造模具、樣件以及用於飛行測試的零部件,還製造了商用飛機的零部件。由空客防務與空間公司生產的首件經過飛行測試的3D列印零部件——一個鈦合金支架,已經搭載AtlanticBird7通信衛星進入太空,同時,Atlante無人飛行器上安裝了一個3D列印進氣系統。
4. 集成化生產——統籌兼顧整個工業化生產系統
目前,在空客直升機公司拉庫爾訥沃工廠每年能生產約2000個主旋翼。在拉庫爾訥沃工廠,主旋翼的大部分製造工步在不同車間完成,零件在運輸過程中發生斷裂或損傷的風險很高,也會導致大量時間浪費。而正在建設的勒布爾歇工廠將設計成一個大車間,充分吸收拉庫爾訥沃工廠的先進位造技術成果,工廠採用柔性化車間布置,實現最大可能的模塊化,可以根據需要對車間布置進行相應調整,這樣更容易適應未來產品的變化。