Самолеты станут надежнее? Авиастроители внедряют роботов на предприятия


    Робот Luise на заводе Airbus

    «Мы никогда не будем автоматизировать авиастроение по той же схеме, что и автомобилестроение, из-за стоимости продукции, — сказал однажды Джефф Кэмпхаус, представитель KUKA Systems Aerospace Group. — Отдельные процессы, такие как сверление и крепление деталей, которые в авиастроении очень дороги, могут быть автоматизированы для снижения цены и повышения качества».

    Но даже роботизация отдельных процессов приносит авиапредприятиям выгоду, делая при этом самолеты надежнее и долговечнее. Чтобы убедиться в этом, перенесемся на заводы Airbus и Boeing.

    О рентабельности: авиастроение и автопром


    Говоря о роботизации, невозможно игнорировать автомобилестроение. Ведь первый промышленный робот появился на заводе General Motors, и сегодня автомобильные компании лидируют по темпам автоматизации. По исследованиям IFR (International Federation of Robotics), в Республике Корея, Канаде, США и ряде крупных стран Европы большинство роботов занято именно в автопроме. Поставки механических работников постоянно растут, и по итогам 2015 года приблизились к 100 тысяч штук в год.

    Есть несколько причин, почему так много роботов трудится именно на сборке автомобилей.
    Во-первых, стандарты производства машин всех классов постоянно растут. На это влияют и запросы покупателей, и требования безопасности. Поэтому производители вводят все более строгие допуски для деталей и все более жесткие стандарты для швов и отверстий.

    Во-вторых, конкуренция в автопроме суровая, поэтому для предприятий важно снижение брака: это уменьшает себестоимость продукции.

    В-третьих, автозаводы выпускают машины крупными партиями. Например, «Тесла» в 2017 году продала 29 870 автомобилей. Мировой рекорд поставила Volkswagen: 10,74 млн автомобилей. Поэтому автоматизация на автопредприятиях быстро окупается. В автомобилестроении роботы используются там, где важна высокая точность (при сборке двигателей и кузовов) или на опасных участках производства: у литьевой машины, на сварочных линиях.

    В авиастроении объемы производства существенно ниже. Например, Airbus в 2017 году поставил 718 самолетов. И срок окупаемости инноваций, соответственно, больше. Но у роботизации и здесь есть потенциал, ведь она помогает сделать самолеты надежнее.

    Airbus



    Робот Luise на фабрике Airbus

    Автоматизация — часть долгосрочной программы Airbus, первые заявления о которой были сделаны в 2015 году. Как сообщается на официальном сайте компании, основные усилия сегодня направлены на внедрение коллаборативных роботов, которые смогут трудиться бок о бок с людьми: в Airbus амбициозно заявляют, что это произведет «революцию в самолетостроении».

    Новые решения планируется внедрять ежегодно. Так, в 2015-м на производстве появились маленькие роботы на колесах, которые могут передвигаться внутри корпуса строящегося самолета безопасно для работающих там людей. А в мае 2016 года Airbus в сотрудничестве с токийской компанией Joint Robotics Laboratory начали новый проект: разработку коллаборативного робота-гуманоида. Предполагается, что он сможет выполнять разные технические задачи и работать вместе с людьми в ограниченных пространствах, например, внутри фюзеляжа.

    Проект разработки и внедрения андроидов рассчитан на 10-15 лет. Небольшие коллаборативные роботы действительно могут оказаться для авиастроения выгоднее, чем промышленные манипуляторы, ведь они более универсальны.


    Один из роботов Joint Robotics Laboratory

    В июне 2018 на предприятии Airbus в Гамбурге появились два промышленных робота — Luise и Renate. Это манипуляторы на подвижном шасси. Они работают на линии сборки самолета-бестселлера A320; их функция — сверление отверстий в частях фюзеляжа для его дальнейшей сборки. Не опережая людей в скорости, роботы отличаются большей точностью и эргономичностью.

    Luise и Renate входят в новую сборочную линию: на ней части фюзеляжа транспортируются не кранами, а специальными платформами. Затем они совмещаются и идеально выравниваются с помощью лазера, после чего роботы приступают к сверлению. Компания не исключает, что такие же линии сборки могут появиться на заводах Airbus в других городах.

    Airbus также сотрудничает с KUKA: в 2016 году компания, выпускающая промышленных роботов, поставила авиаконцерну транспорт для перемещения частей самолета. Автоматизированные платформы Kuka omniMove перевозят части фюзеляжа, которые из-за из веса и габаритов сложно перемещать кранами. Платформы могут собираться в «составы», поэтому их легко адаптировать под детали разной длины.



    Предупреждая недовольство рабочих, в Airbus подчеркивают, что механические работники не заменят людей и не лишат их рабочих мест, а лишь возьмут на себя рутинные и физически сложные задачи: сверление, крепеж, герметизацию, работы с перемещением тяжелых предметов.

    Boeing




    Boeing, главный конкурент Airbus на мировой арене, также внедрил на своих заводах несколько роботов и объявил о том, что впереди новые проекты. Но американская авиакомпания идет своим путем и не вкладывается в разработку новых роботов, а использует опыт уже известных роботехнических компаний.

    Ключевой партнер Boeing — KUKA Systems North America LLC; также авиакомпания сотрудничает с Fanuc и Electroimpact Inc.

    На фабрике Boeing в Эверетте (штат Вашингтон) с 2015 года работает уникальная линия сборки самолетных корпусов, где трудятся роботы KUKA: они собирают секции фюзеляжа с помощью заклепок. Традиционно эту работу выполняли люди, но для человека установка заклепок связана с большими ударными нагрузками на руки, ведь на каждый фюзеляж требуется до 50 000 единиц крепежа. А еще нужно поворачивать детали корпуса самолета так, чтобы с ним было удобно работать. Манипуляторы KUKA способны выполнить ту же работу со статичным фюзеляжем, поскольку трудятся в тандеме: один устанавливает и расклепывает крепеж, а другой, внутри корпуса, выполняет роль наковальни. На этом предприятии также работают автоматические тележки Kuka omniMove.



    Electroimpact Inc — еще один важный партнер Boeing. Компания выпускает роботов, которые могут сверлить отверстия и устанавливать крепеж; их особенность — в исключительной точности: отклонение не более 0,25 мм. Клиентами Electroimpact Inc, помимо Boeing, являются Northrop Grumman, Bombardier, Embraer и Xi'an Aircraft Company Limited (все четыре также делают самолеты). А еще Electroimpact Inc использует роботов в производстве композитных материалов для аэрокосмической промышленности: автоматические системы Robotic Automated Fiber Placement Cell занимаются укладкой волокон в нужном направлении, чтобы придать материалу прочность.

    Роботы Fanuc на предприятиях Boeing используются для сверления, клепки, нанесения покрытий и красок, сварки алюминиевых конструкций и полировки. Но одна из самых ответственных областей их применения — герметизация. Устройства средних габаритов, такие как Fanuc M-710iC, используют машинное зрение, чтобы находить изъяны в сварных швах и наносить герметик.


    Робот FANUC P-350iA/45 красит фюзеляж

    Механические руки использует и компания Spirit AeroSystems — поставщик компонентов для Boeing. На предприятиях компании роботы занимаются окраской, нанесением покрытия, сверлением отверстий, погрузочными работами. «Всего пять-десять лет назад в аэрокосмической отрасли была только одна автоматизация — пользовательская, — говорит Кертис Ричардсон, помощник технического специалиста Spirit AeroSystems. — Но сегодня тренд в индустрии — промышленная роботехника». Ярким примером служит перфорация кабины самолета, которую раньше приходилось производить вручную: во внутренней обшивке высверливают отверстия, чтобы подавить шум двигателя. Но теперь Spirit AeroSystems использует для этой цели робот-манипулятор, который отлично справляется со сложной формой изделия.

    Boeing решил шагнуть в роботизации дальше своих конкурентов. Недавно научно-исследовательское подразделение американского аэрогиганта, Boeing Research & Technology (BR & T), запатентовало полностью автоматизированный завод по производству фюзеляжа. При этом и роботы, и детали корпуса самолета в процессе производства будут двигаться. Пока работы по сооружению этого завода не начаты, но патент говорит о том, что компания во всеоружии.

    Больше про роботов и hi-tech — на robo-hunter.com.

    Smile-Expo

    241,39

    Компания

    Поделиться публикацией

    Похожие публикации

    Комментарии 19
      +2
      Что нигде в подобных статьях не описывается — а какие конкретно контроллеры упрааляют роботами, как они в общую схему автоматизации производства встроены, какие протоколы коммуникации используются, каким образом устроена силовая сеть производства и как туда подключаются роботы?
        0

        Если говорить про роботов KUKA c фотографии, то шкаф управления у них — KRC4. Мануалы по данному семейству можно найти в сети.
        Обычно, несколькими роботами управляет один ПЛК.
        Из протоколов могут быть ProfiNet и прочие.
        Все эти данные можно узнать из мануалов. Но в основном производители охотно делятся информацией на разнообразных платных курсах.

          0

          Ну, мы все здесь ведь не для того, чтобы при первой возможности посылать друг друга на курсы?


          Что входит в шкаф управления — только низковольтные логические компоненты или же и силовая электроника/приводы для сервомоторов?


          ПЛК управляет вплоть до контроля положения или даёт общее задание — а его обрабатывает уже шкаф?

            0

            В шкафу устанавливаются и низковольтные компоненты (24 — 27 Вольт), и силовая электроника (блок питания сервоприводов и блоки управления сервоприводами).
            Траекторией робота (включая контроль положения инструмента или инструментов) управляет блок управления в шкафу.
            Да, ПЛК управляет общим заданием (циклы работы и т.д.) и контролирует периферию (подающий конвейер, световые завесы, датчики и пр.)
            Всё вышесказанное относится к роботам с грузоподъёмностью от 200 до 500 кг.
            У других моделей (особенно у коллаборативных) аппаратная реализация может отличаться.

          0

          В Fanuc ставятся свои контроллеры — https://www.fanuc.eu/si/en/robots/controller-j-30ib
          У них, кстати, даже используется свой язык — KAREL


          А вообще автоматчики тоже лезут в эту сферу со своими ПЛК. Это видно по появлению всяческих дополнительных опций типа SoftMotion или разработкой того же EtherCAT, который наконец дал возможность работы с периферией на огромных скоростях, минимальных задержках и синхронизацией.

          0
          И сотворил он его по образу и подобию своему. Если это не секс-робот, но незачем делать их похожими на человека. Кто любит что-нибудь мастерить тот знает, как часто не хватает третьей руки. А может робот должен быть двух-, трехсоставной. Первая часть содержит основной функционал, а другие могут удаленно придержать изделие, поднести запасную часть и т.д. Возможно где-то будут удобны паукообразные роботы.
            0
            Немного далек от темы, подскажите:
            1) Надежность достигается именно за счет точности?
            2) Есть дополнительные параметры в которых робот может ошибиться (угол сверления, сила нажатия)?
              0
              1. На надежность больше влияет отсутствие человеческого фактора.
              2. при должной оснащенности (датчики положения, сервоприводы, измерительная оснастка) вероятность ошибки околонулевая и зависит лишь от качества и однородности материалов и используемых инструментов.
                0
                датчики положения, сервоприводы, измерительная оснастка

                А что насчет того что все вышеперечисленное имеет свойство выходить из строя.
                Причем не только в варианте «сломался не работает» а и в «сломался — брешет»?
                  0

                  В промышленности используются немножко не те датчики, с которыми вы привыкли иметь дело в быту или даже в автомобилях, а также дополнительные механизмы контроля правдивости их показаний и диагностики(дублирование, контроль на обрыв/КЗ, калибровка каждый час и т.д.).
                  Выход из строя такого датчика однозначно диагностируется.

                    0
                    Может, дублирование систем?
                  0
                  Все микропроцессоры делают роботы. Человек не в состоянии делать такие работы с такой точность и скоростью, как это делают роботы.
                  угол сверления, сила нажатия

                  Пробовали чертить с помощью линейки, карандаша и циркуля? А в автокаде? Где точнее и быстрее можно сделать? Для меня, на бумаге, 2 параллельные линии — непосильный труд. На компьютере — 5 секунд дела.
                    0
                    Подсказываю — Запускаешь автокад, потом берешь рейсшину и чертишь две параллельных линии на бумаге за пару секунд, а потом ждем оставшееся время пока загрузиться автокад, любуясь двумя параллельными линиями. Нужно просто использовать правильный инструмент.
                    Робот является отличным инструментом для определенных операций. Для некоторых операций он может быть избыточным, и достаточно там будет ручной дрели и хорошего шаблона для сверления.

                    PS: На черчении рейсшина реально была читерским инструментом. Помогала чертить раза в полтора быстрей некоторые чертежи. Минус только, что тяжелая.
                      0
                      Да, есть исключения, когда Эдриан Нью использует только бумагу, и его болиды одни из лучших за последние несколько десятилетий. Но всё же автокад в подавляющем большинстве — лучший выбор.
                  0
                  Компания выпускает роботов, которые могут сверлить отверстия и устанавливать крепеж; их особенность — в исключительной точности: отклонение не более 0,25 мм


                  Может, 25 микрон? Всё же 0.25мм для оборудования такого класса — огромная погрешность. Даже собраный из фанеры на китайских комплектующих станок с ЧПУ имеет точность в 0.1мм. Роботы упомянутой компании Фанук имеют класс точности в единицы микрон.
                    +1
                    Зачем в самолете заклепки микронной точности? Они ж расплющиваются на миллиметры.
                      +2
                      Была передача «анатомия монстров» про Аэрбас. Так там показывали как сверлятся такие отверстия.
                      У рабочих есть куча шаблонов, для каждого места свой. И они прислоняют этот шаблон к детали и сквозь него, ручной дрелью сверлят отверстия под заклепки. Так что я думаю 0.25 мм по сравнению со старой технологией, это просто супер улучшение точности.

                      В принципе, это не тот тех процесс, где большая точность нужна. Там две детали сажают на клей и дополнительно проклепывают.
                      В случае поломки/повреждения самолета, ремонт производится накладыванием латки и проклепывания ее. То есть в авиастроении это не тот техпроцесс, где важна микронная точность.
                        0
                        При такой кинематике скорее все-таки 0.25мм.
                        Микронная точность обеспечивается другими схемами кинематики, установкой на фундамент и прочими ухищрениями. И это скорее для обрабатывающих центров, а не для роботов в общем понимании.
                        0
                        Уважаемый, роботы там работают уже больше 10 лет. На боинге в Эверетте уж точно больше 10 лет все автоматизировано. До автоматизации там работало порядка 2000 человек, после 2.

                        Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                        Самое читаемое