航空制造業需要大量的技巧型知識,并且極端依賴基于人的工藝流程,而隨著航空系統日漸復雜,設計和培訓過程變得越來越短,這就使得基于人的工藝出現更多出錯的可能。因此,在這個競爭激烈的環境中,利用可用的大數據實現更簡便、更快速和更安全的操作,從而節省時間、成本和能耗,將是一個關鍵的制勝因素。
現在就算是十分先進的飛機,也離不開“鉚接”這一最基礎、最古老、最枯燥的工藝,就算是空中客車這樣的龐大的企業,也無法從打鉚釘這個工作中抽身。為了及時對飛機進行交付,在傳統的飛機總裝線上,工人往往需要使用1100多種不同的工具,來安裝40萬個鉚釘、螺栓或其他緊固件,工作量繁重且由于人的因素使安裝質量難以統一。
在這樣的情況下,增強現實(AR)技術是少數能夠開啟業界新視角的解決方案之一,移動、輕量、廉價的AR技術將使工人連接并訪問相關的大數據,按需訪問相關的數字化內容以執行日常工作。
AR技術其實早已進入到制造業當中。
空客公司現在就正在研究讓這個過程更加智能的工具,整套系統由AR設備以及鉆孔、測量、上緊和質量驗證4個工具組成,例如采用裝有攝像頭平板電腦或頭戴式AR眼鏡,攝像頭捕獲的視頻圖像顯示在顯示屏上,并疊加了額外的數據信息,并且由于信息恰好就出現在需要它的地方,因此可極快且經濟地提供參考,這個技術對于飛機裝配中的“打鉚釘”步驟具有十分重大的意義。
在更深一步的研究中,空客提出了其“未來工廠”(FOF)的計劃,在這個計劃中AR技術和物聯網繼續作為基礎性應用技術被應用到飛機總裝線上,其主要目的之一就是提高工人們安裝飛機緊固件的效率。而對于“未來工廠”,空客公司信息與通信技術(ICT)部門負責研究及創新的負責人認為“未來工廠”與“自動化工廠”并不相同,所謂“自動化工廠”往往由大量的機器人來取代工人,但飛機總裝線上過去并沒有在其精密生產過程中大規模使用機器人的傳統,在可見的未來也很可能不會有。因此,空客公司需要一個解決方案實現“未來工廠”。
虛實結合的飛機未來工廠。
目前這個解決方案由PTC公司提供,PTC公司擅長于計算機輔助設計(CAD)軟件、產品生命周期管理 (PLM)軟件、服務管理軟件(SLM)和物聯網 (IoT)解決方案等,很適合為空客提供“未來工廠”的解決方案。而PTC公司中國區國防及北方區技術總監陳繼忠先生表示,這種被稱為CPS“賽博-物理”的方法就是空客稱之為“未來工廠”的解決方案,可以幫助飛機總裝線上數以萬計的工序實現高效率生產。
總裝線車間現場(上)和基于RFID技術形成的數字化工廠監控(下)。
空客基于“未來工廠”的理念引進了全新的“鉚釘工羅茜2.0”(Rosie the Riveter 2.0)的業務場景。整個計劃就是特指在AR技術協助下扭矩類工具的使用,以此定義未來鉚釘工人的應用場景。這一技術是指可以利用平板電腦或智能眼鏡掃描飛機表面,識別孔深及正確的安裝位置,將所需的鉚釘、螺栓或其他緊固件的規格及安裝要求顯示在屏幕上,并通過物聯網傳遞給智能工具。然后由工具根數據自動安裝相應的緊固件。
“鉚釘工羅茜”其實已經具有悠久的歷史了。
雖然由于飛機的復雜性,其總裝線上要實現完全的自動化比較困難,但這項工作仍然會為飛機總裝帶來革命性的進步,并能夠提升裝配的精度和質量。空客要建立的這個物聯網平臺基于PTC的ThingWorx構建,集成了PLM/ERP/MES軟件、工人和工具,擁有方便獲取和瀏覽的三維數據、標準和工卡,擁有即插即用式的開放式平臺和基于角色的用戶體驗等。未來由于這些工具實現聯網,整個流程不僅僅更快了,緊固件安裝后的可靠性也比全手工安裝更高,同時積累了堅固件安裝的規范化知識庫。另外,采用這一技術也可以隨時隨地快速地執行質量檢查,安裝錯誤可以在早期發覺和修正,以此大規模減少返工成本。
除打鉚釘和裝螺栓以外,AR技術應用的另一個主要方向是協助安裝飛機上長達數百千米的線纜和管路,AR系統可一步步地指導工人如何安裝水管、如何布線、在哪里連接電纜,比傳統指導安裝的方法快30%,精準度提高90%。圖中就是空客的“月亮”(以裝配為導向授權增強現實)系統指導A400M電線安裝。
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原文標題:AR與物聯網技術正在改進一項古老的工藝
文章出處:【微信號:interavi,微信公眾號:國際航空】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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