ERZIELEN VON ROI MIT AUTOMATISIERUNG IN DER LUFT- UND RAUMFAHRT

Die großen OEMs und Hersteller von Flugzeugzellen setzen seit mindestens zehn Jahren automatisierte Befestigungs-, Dichtungs-, Materialhandling- und Kohlefaser-Layout-Maschinen ein. Im gleichen Zeitraum haben Turbinentriebwerkshersteller Verfahren zur robotergestützten Entgratung, Materialhandling und bildgestützten Kontrolle eingesetzt, um Kernkomponenten der Maschine wie Turbinenschaufeln herzustellen. Es steht außer Frage, dass ein Großteil des Geldes, das heute in der Luft- und Raumfahrtindustrie für die Automatisierung ausgegeben wird, in den Bereich “Bohren und Verfüllen” fallen. Laut dem Luft- und Raumfahrtberater Nick Bullen machen mechanische Befestigungselemente 60 Prozent der Kosten für die Montage der Flugzeugzelle, 80 Prozent der Arbeitsunfälle und 80 Prozent der Defekte aus.” Es mag naheliegend erscheinen, eine Kapitalrendite anzustreben, wenn sich Tausende von Nieten auf einem Flügel befinden. Es ist jedoch die erhöhte Qualität und die verringerte Verletzungsrate, die den wirklichen Unterschied für den Business Case ausmachen. 

Zum Beispiel installierte Boeing Co. eine Plattenmontagelinie zum Bohren von Löchern und Einsetzen von Nieten in Flügel. Die Anlage reduzierte den Ausschuss um 66 % und halbierte die Anzahl der Verletzungen. Dies verbessert automatisch die OEE, wodurch der Durchsatz erhöht wird, um die wachsende Nachfrage nach Flugzeugen zu unterstützen. 

Gleichzeitig ist es oft sehr schwierig, andere Möglichkeiten zu finden, bei denen Automatisierung wirtschaftlich sinnvoll ist. Neil Willetts, früherer COO von Comau Aerospace, ein im Bereich „Anbohren und Füllen“ tätiges Unternehmen, sagte: „Im Gegensatz zur Automobilindustrie, in der die Herstellungsprozesse in jedem Unternehmen sehr genau definiert und ähnlich sind, sind die Herstellungsprozesse in der Luft- und Raumfahrt oft sehr einzigartig.” 

Aufgrund der großen Anzahl an Teilevarianten ist die Luft- und Raumfahrtindustrie mit der Ausrüstung zur Unterstützung der Automatisierung konfrontiert. „Traditionell bestand die Automatisierung in der Luft- und Raumfahrt aus großen Anlagen, die über manuelle Prozesse gespeist werden“, so Austin Weber von Assembly Magazine. 

Die Flexibilität von Robotik und Bildverarbeitung hat jedoch dazu beigetragen, die Lücke zu schließen. Roboter mit integrierten Bildverarbeitungssystemen können je nach Programmierung problemlos auf mehrere Teilevarianten ansprechen. „Durch die Verwendung von Robotern muss keine bestimmte Vorrichtung entwickelt werden. Stattdessen bohrt der Roboter mithilfe eines Bildverarbeitungssystems die Löcher an den gewünschten Stellen“, so Mathieu Bélanger-Barrette von Robotiq, ein Hersteller von universellen Robotergreifern. Tatsächlich ist der Einsatz von kollaborativen Robotern, die neben Menschen arbeiten können, insbesondere für solche Luft- und Raumfahrtunternehmen attraktiver geworden, bei denen einige Prozesse möglicherweise häufige Eingriffe des Menschen erfordern. Cobots eröffnen neue Möglichkeiten zur Identifizierung von Anwendungen, die die Automatisierung in einer Luft- und Raumfahrtanlage erleichtern, und zwar ohne die gleichen Sicherheits- und Programmierprobleme wie bei herkömmlichen 6-Achs-Robotern. 

Nachdem die automatisierte Fertigungsanwendung identifiziert wurde, muss der Business Case entwickelt werden. Im Gegensatz zur Automobilindustrie, bei der der Produktlebenszyklus nur vier Jahre betragen kann, dauert die Entwicklung von Luft- und Raumfahrtprogrammen in der Regel ein Jahrzehnt, oft sogar 20 bis 30 Jahre. Man könnte davon ausgehen, dass ein ROI von fünf Jahren eine gute Leistung wäre. Bei vielen Unternehmen, die eine vorgegebene vierteljährliche Finanzperformance erzielen müssen, würde eine Investition von fünf Jahren jedoch dazu führen, dass die Bücher für das aktuelle Geschäftsjahr sehr schlecht aussehen. 

Stattdessen könnten Unternehmen die Gesamtbetriebskosten über die Dauer des Programms analysieren. Diese Einsparungen würden dann dazu beitragen, die tatsächlichen Einsparungen pro Teil zu berechnen. Die Kosten pro Teil werden auf der Grundlage des Gesamtvolumenbedarfs für das gesamte Programm berechnet und nicht nur des Volumens für die ersten Jahre, das normalerweise sehr niedrig ist. 

Daher können Kapitalinvestitionen im ersten Jahr zu einem negativen Cashflow führen. Mit einer Verringerung von Arbeitskräften, Ausschuss und einem höheren Durchsatz im Laufe der Jahre wird der Cashflow jedoch im Laufe der Zeit zunehmen. 

Bei der Berechnung der Kapitalrendite für einen bestimmten Herstellungsprozess berücksichtigen Luft- und Raumfahrtunternehmen die folgenden Faktoren, um einen Business Case zu erstellen. Viele dieser Faktoren sind qualitativer Natur und daher schwer zu berechnen.

Beispiele für Faktoren, die zur Berechnung des ROI verwendet werden: 

Arbeitskosten:

1. Allgemeine Reduzierung der Arbeitskosten durch Automatisierung.
2. Kostenunterschied zwischen geschulten und ungeschulten Arbeitskräften mit automatisierten Geräten.
3. Kosten für Fachkräftemangel. Es ist mit Kosten verbunden, nicht die Fachkräfte zu finden, die zur Unterstützung einer Produktionssteigerung erforderlich sind.

1. Verlorene Produktionsstunden aufgrund von Verletzungen. 
2. Löhne an Arbeitnehmer, die aufgrund von Verletzungen krankgeschrieben sind. 

Qualität: 

1. Die Einsparungen einer niedrigeren Ausschussrate aufgrund gesteigerter Qualität. 
2. Die Kosten eines langwierigen Herstellungsprozesses aufgrund von menschlichem Versagen oder Variabilität. 
3. Reduzierung der Kosten pro Teil aufgrund geringerer Nacharbeitskosten 

Durchsatz: 

1. Höherer Durchsatz durch neue automatisierte Geräte 
2. Erhöhte Nutzung vorhandener Investitionsgüter 
3. Reduzierte Maschinenstillstandszeiten aufgrund von Werkzeugwechseln 
4. Erhöhte Produktionseffizienz durch automatisierte SCADA-Steuerungssysteme

Das Ergebnis für den Endkunden sind niedrigere Kosten pro Teil und eine bessere Vorlaufzeit.

• Die Kosten des Risikos. Sei es das Risiko, die Produktionslinie des Unternehmens zu stoppen oder einen katastrophalen Ausfall eines Flugzeugs zu verursachen.
• Die Kosten für Zeit. Die Herstellung eines Luft- und Raumfahrtbauteils – von der Materialbeschaffung bis zu den Herstellungsprozessen – kann oft Wochen dauern. Wenn der letzte Schritt im Herstellungsprozess zu Ausschuss führt, war all diese Zeit verschwendet und das Unternehmen muss erneut mehrere Wochen warten.

Letztendlich gibt es viele zwingende Gründe für die Automatisierung von Prozessen in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Die Herausforderung besteht darin herauszufinden, welcher dieser Prozesse langfristig zu einem positiven Cashflow führen wird. 

Es bleibt die Tatsache, dass sich die Automatisierung als eine Möglichkeit für Unternehmen erwiesen hat, die Qualität zu verbessern und Kosten und Verletzungen zu reduzieren. Während die Branche weiter wächst und Fortschritte in der Automatisierungstechnik erzielt werden, werden sich mehr Möglichkeiten für die Automatisierung bieten, mit denen eine solide ROI erzielt werden kann. bieten, und wir werden zunehmend mehr Fabrikautomation in Luft- und Raumfahrtunternehmen auf der ganzen Welt sehen. 

Artikelquellen

• Boeing Market Outlook
• Assembly Magazine
• RobotIQ
• RIA