在航空航天自动化中寻找投资回报

大型原始设备制造商和机身制造商已经使用自动紧固、密封、物料搬运和碳纤维布局机械至少十年了。 在同一时期，涡轮发动机制造商一直在使用机器人去毛刺、物料搬运和视觉检查来制造涡轮叶片等核心发动机部件。 毫无疑问，今天在航空航天工业自动化上花费的大部分资金都花在了“钻孔和填充上。” 根据航空航天顾问Nick Bullen“的说法，机械紧固件占机身组装成本的60%，损失时间伤害的80%，以及缺陷的80%。” 当机翼上有成千上万个铆钉时，获得投资回报似乎是显而易见的。 然而，质量的提高和伤害的减少才是商业案例真正的不同之处。 

例如，波音公司安装了一条面板装配线，在机翼上钻孔和安装铆钉，使废料减少了66%，受伤人数减少了一半。 这自动提高了OEE，从而增加了吞吐量，以支持飞机不断增长的需求。 

与此同时，识别自动化具有良好商业意义的其他机会通常非常具有挑战性。 自动化“钻孔和填充”领域的公司Comau Aerospace的前首席运营官Neil Willetts表示：“，与汽车行业不同，在汽车制造行业中，制造流程的定义非常明确，并且在每个公司中都相似，因此，航空航天制造流程通常非常独特。” 

由于零件差异很大，航空航天工业面临着支持自动化的工装的挑战。 Assembly Magazine的Austin Weber表示：“传统上，航空航天制造业的自动化是由人工加工而成的大型纪念碑式机器组成的。 

然而，机器人和机器视觉的灵活性有助于缩小差距。 根据编程，具有集成视觉系统的机器人可以轻松应对多种零件变体。 通用机器人抓手制造商Robotiq的Mathieu Bélanger-Barrette表示：“通过使用机器人，无需设计特定的夹具&mdash；机器人使用视觉系统在所需的位置钻孔。” 事实上，可以与人类一起工作的协作机器人的使用对航空航天公司来说变得更加有吸引力，因为在航空航天公司中，一些过程可能需要频繁的人类干预。 Cobots为识别应用程序提供了新的机会，使自动化进入航空航天设施，而没有传统6轴机器人的安全性和编程挑战。 

一旦确定了自动化制造应用程序，就必须开发业务案例。 与产品生命周期低至4年的汽车不同，航空航天项目通常需要10年的时间来开发，并持续20至30年。 那时人们会认为五年的投资回报率会很高。 然而，由于许多公司都有季度财务业绩要求，五年的投资将使当前财年的账目看起来非常糟糕。 

相反，公司可以考虑整个项目期间的总拥有成本。 这种节约将有助于计算出真正的零件成本节约。 每个零件的成本是根据整个计划的总体积要求计算的，而不仅仅是最初几年的体积，后者通常很低。 

因此，随着资本投资，第一年可能会出现负现金流，但随着劳动力、废料的减少和多年来更高的吞吐量，现金流将随着时间的推移而增加。 

在计算特定制造流程的投资回报时，航空航天公司会考虑以下因素来构建商业案例。 这些因素中有许多是定性的，因此很难估算成本。

用于计算投资回报率的因素包括： 

劳务：

1. 使用自动化可普遍减少劳动力。
2. 使用自动化设备的熟练工人和非熟练工人之间的成本差异。
3. 熟练劳动力短缺的成本。 找不到支持增产所需的熟练劳动力是有代价的。

1. 因受伤而损失的生产时间。 
2. 因受伤而请病假的员工的工资。 

质量： 

1. 由于提高了质量，降低了废品率。 
2. 由于人为错误或可变性导致的漫长制造过程的成本。 
3. 由于返工成本降低，每个零件的成本降低。

吞吐量： 

1. 使用新的自动化设备提高产量。 
2. 提高现有资本设备的利用率。 
3. 因工具更换而减少机器停机时间。 
4. 使用自动化SCADA控制系统提高生产效率

对最终客户来说，结果是每部件成本更低，交付周期更短。

• 风险成本。 无论是停止公司的风险；或者在飞机上造成灾难性的故障。
• 时间成本。 从材料采购到制造过程，制造一个航空部件通常需要几周的时间。 如果制造过程的最后一步导致报废，那么所有的时间都被浪费了，公司必须重新等待这几周。

最终，有许多令人信服的理由在航空航天工业中实现流程自动化。 挑战在于确定这些流程中的哪一个将展示长期正现金流。 

事实仍然是，自动化已经证明自己是公司提高质量、降低成本和伤害的一种方式。 随着行业的不断发展，自动化技术的不断进步，将会出现更多提供稳定投资回报的自动化机会，我们将开始看到全球越来越多的航空航天制造公司实现工厂自动化。 

文章来源

• 波音市场展望
• 装配杂志
• RobotIQ
• RIA