為了幫助現(xiàn)在已經(jīng)在圖盧茲進(jìn)入生產(chǎn)環(huán)節(jié)的A350飛機(jī)的生產(chǎn),空客采用了A380制造前期就采取的“數(shù)字工廠”概念。格拉弗斯說,作為結(jié)果,一系列新的技術(shù)在更加廣泛的范圍內(nèi)被采用,更高水平的自動(dòng)化流程也開始出現(xiàn)。數(shù)字工廠的概念將設(shè)計(jì)和生產(chǎn)在工業(yè)化階段實(shí)現(xiàn)結(jié)合,從概念到實(shí)施上都降低了成本。圍繞著生產(chǎn)流程的部件流通,生產(chǎn)夾具、工具及過程結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的規(guī)范,這些內(nèi)容在付諸實(shí)際行動(dòng)之前,都在網(wǎng)絡(luò)世界中進(jìn)行了模擬和驗(yàn)證。他說:“我們?cè)谏a(chǎn)A350的過程中使用了大量的模擬,這相較于10年前生產(chǎn)A380的情形發(fā)生了戲劇性的變化。我們通過給定一些關(guān)鍵信號(hào)作為指標(biāo),來設(shè)計(jì)數(shù)字化的樣機(jī)(DMU),并進(jìn)行虛擬工藝規(guī)劃。我們需要這樣做,因?yàn)槿梭w工程學(xué)是至關(guān)重要的問題。我們所做的工作能讓生產(chǎn)速率的增長(zhǎng)更加迅速、讓人的工作效率更高,同時(shí)消耗更低的醫(yī)療成本花銷。員工的年齡一直在不斷增長(zhǎng),但人們工作的時(shí)間變得越來越長(zhǎng)(時(shí)期);所以事故的預(yù)防是很重要的。從人體工程的角度來看,A350機(jī)翼的制造是極具挑戰(zhàn)性的。因?yàn)?,機(jī)翼縱桁更像是鐵路軌道上的鐵軌,所以我們需要自動(dòng)化生產(chǎn),并且找到解決方案;讓人們能更方便的處理有難度的工作部分。”
DMU的“主機(jī)”上匯集了來自所有合作系統(tǒng)上的設(shè)計(jì)和制造參數(shù)。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中,DMU不斷被更新,從而確保配置參數(shù)的控制。在A380項(xiàng)目中,由于使用了多個(gè)DMU系統(tǒng)及設(shè)計(jì)工具,所以導(dǎo)致整個(gè)裝配過程反而出現(xiàn)了延誤。而A350所采取的DMU有效規(guī)避了這個(gè)問題,A350依靠的是一套標(biāo)準(zhǔn)化的軟件工具,這一套工具所能處理的內(nèi)容涵蓋了從生產(chǎn)、工程、資金調(diào)配到復(fù)合設(shè)計(jì),以及其他一些結(jié)構(gòu)方面的所有問題。即使在整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)入批量生產(chǎn)之后,A350目前所采用的單DMU仍然會(huì)被繼續(xù)使用。
A350的其他設(shè)計(jì)特點(diǎn)帶動(dòng)了精確定位和對(duì)準(zhǔn)工藝上復(fù)雜技術(shù)的發(fā)展。例如說,A350的機(jī)身不是由一大塊筒段組成的,而是和波音787型飛機(jī)的結(jié)構(gòu)類似,由大型復(fù)合板連接到機(jī)身框架和桁條上構(gòu)成的。格拉弗斯說:“假如你使用的是復(fù)合材料,裝配過程就像是一場(chǎng)噩夢(mèng);因?yàn)檫@種材料不同于準(zhǔn)確的金屬零件,它們有一定的傾向性。而在A350飛機(jī)上,我們所需要面對(duì)的挑戰(zhàn)是,如何在不使用墊片調(diào)整的情況下安裝好這些外殼,尤其是安裝這些東西還需要相當(dāng)高的精度。所以,我們是如何不使用大量金屬工具完成這個(gè)操作的呢?在使用DMU的基礎(chǔ)上,再建立了一個(gè)NC[數(shù)值控制]測(cè)量輔助裝配系統(tǒng);然后就成功完成了這一部分工作。我們沒有使用固定的框架,在處理這個(gè)外殼的過程中,系統(tǒng)會(huì)提供一個(gè)NC軸來幫助我們精確定位……”
盡管A350和787機(jī)身的裝配方法不同,但這一對(duì)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手都采用了類似用來裝配大模塊的方法,這個(gè)方法能夠縮短時(shí)間并節(jié)約成本。這方面的典型例子包括一系列需要提前安裝的系統(tǒng),譬如電氣線束及其他航空電子設(shè)備托架上的電纜,以及支持電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的輔助管道結(jié)構(gòu)等。格拉弗斯說:“這種措施讓我們安裝航空電子設(shè)備托架的時(shí)間減少了80%。在此之前,我們不能夠?qū)⑺鳛橐粋€(gè)模塊來處理,所以我們就開始考慮架構(gòu)上的問題。因此,我們開發(fā)了一個(gè)二級(jí)結(jié)構(gòu),我們可以在安裝主模塊之前事先安裝好這些結(jié)構(gòu),”他還補(bǔ)充說,這些單位的整合屬于關(guān)鍵步驟。
空客加大使用自動(dòng)化設(shè)備的初衷也是因?yàn)樗麄兿M芴岣呱a(chǎn)率和提供產(chǎn)品質(zhì)量。最近,空客的自動(dòng)化生產(chǎn)任務(wù)是制作安裝在散熱片上的VTP加固件。這個(gè)流程在開始時(shí)是通過手工來完成的,整個(gè)過程涉及到了立體裁剪、預(yù)定型、處理和切割。現(xiàn)在,所采用的自動(dòng)化樹脂傳遞模塑工藝在提高了產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí),還減少了50%的生產(chǎn)時(shí)間;目前已經(jīng)能達(dá)到年產(chǎn)5500件。
另外一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)小機(jī)器人,這個(gè)機(jī)器人是西班牙設(shè)備制造專家MTorres開發(fā)的;這款機(jī)器人配備了吸盤腳,所以它能在機(jī)身上“走動(dòng)”。這個(gè)設(shè)備被稱作靈活的鉆頭,是一種可以爬行的鉆鉚機(jī);在不釋放速度的情況下,它能移動(dòng)到指定位置,然后完成鉆孔和打鉚釘,并能以每分鐘3.5mm的速度移動(dòng)到下一個(gè)位置。這款5軸機(jī)器人重達(dá)220磅,可完成周向、縱向及圓錐連接型的鉆孔和鉚釘工作。在A380上,他們使用這款移動(dòng)機(jī)器人在每臺(tái)飛機(jī)上鉆8,500個(gè)孔;這款機(jī)器人移動(dòng)的范圍相當(dāng)于19個(gè)機(jī)艙。該系統(tǒng)的使用幫助空客縮短了45%的時(shí)間,并且它還可以鉆進(jìn)鈦金屬和一種被稱為Glare的輕量級(jí)商用玻璃層壓板增強(qiáng)型鋁材料。當(dāng)然它還能處理其他一些種類的復(fù)合材料。
然而,格拉弗斯一直在強(qiáng)調(diào),基于機(jī)器人系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的進(jìn)一步發(fā)展,需要做到讓這個(gè)概念變得真正有益。這個(gè)爬行機(jī)器人不再使用履帶式緊固件,“因此我們必須弄清楚,應(yīng)該利用什么樣的緊固件,將這個(gè)機(jī)器和它將被用在的場(chǎng)合連接在一起。從技術(shù)上講,我們今天可以做到,但它仍然不能算作一個(gè)良好的商業(yè)案例。”
被用在A380下部殼表面縱梁焊接上的自動(dòng)化激光束焊接技術(shù),相較于傳統(tǒng)的鉚接方法,也同樣減少了90%的操作時(shí)間;而且這種技術(shù)的使用還能同時(shí)減少重量,提高結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性。攪拌摩擦焊接法已經(jīng)被用于一些空間應(yīng)用中,空客目前也正在考慮可能在A320 NEO上使用這個(gè)技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)可用于表層面板焊接、機(jī)翼整體制造,以及中央翼盒的制造工作,與傳統(tǒng)的鉚接接頭工藝相比,可能可以節(jié)省75%左右的重量。
空客還在A350的制作過程中首次運(yùn)用了附帶制造過程。3D打印機(jī)或者被稱為自動(dòng)層式打印機(jī),可以通過一層一層地疊加沉積材料完成零件的制作。格拉弗斯說:“我們?yōu)榇艘呀?jīng)付出了三年的努力,目前取得了良好的成功。”這項(xiàng)技術(shù)在A350飛機(jī)上的首次應(yīng)用是塑料支架部分的制作,這種設(shè)備“在周期和制作變化上具備高度的靈活性。”