波音制造777X機翼

 

 

特洛伊·戈特布萊特(Troy Gottbreht) 在波音公司位于西雅圖 埃弗雷特的777X復合材料機翼中心操作熱壓罐,左翼的下板壁板即將固化,這是測試的一部分。

波音公司正朝著一個未來邁出一大步,在這個未來,飛機工廠的大部分工作都是由自動化機器和機器人完成的。埃弗雷特工廠的一些區域將有大型機器,只有少數人。

本月早些時候的一個早晨,當波音公司新型777X噴氣式飛機的第一塊110英尺(33.5米)長的機翼蒙壁皮板緩慢穿過埃弗雷特一座巨大的新工廠時,一小群人走在旁邊,看著避免發生昂貴碰撞的可能性。

“觀察員”護送著壁板的亮橙色運輸平臺,它沿著嵌入混凝土地板中的隱形軌道,緊緊地滑入大型圓柱形熱壓罐中,零件將在那里烘烤至硬度。

777X機翼制造代理總監達雷爾·奇克(Darrell Chic)表示,在移動這些大型機翼部件的自動化系統得到驗證之前,“我們確實有四個人在監視它”。“但我們的目的是實現自主,讓導航系統發揮作用。”

自主。不需要任何人來引導它。

波音公司在先進制造業的最新合資企業777X復合翼中心標志著向未來邁出了重要一步,在未來,飛機工廠的大部分工作將由自動化機器和機器人完成。

一旦機翼蒙皮壁板進入巨大的加壓烤箱,計算機站的唯一操作員按下了一個按鈕。燈光閃爍,電喇叭響起。慢慢地,一扇55噸重、28英尺(8.5米)寬的圓形門滑入到位并鎖上,為7小時的烘烤周期形成氣密密封。

新任命的777X項目負責人埃里克·林德布拉德(Eric Lindblad)表示,讓機器自主裝載機翼部件更安全、更精確??鞠鋬炔繘]有犯錯的空間:當被稱為長桁的長條加強件在熱壓罐中烘烤時,它們一次會放入六根,中間只有3英寸(7.62厘米)的間隙。

唯一需要的人就是電腦前的人。林德布拉德說:“基本上會有一個人來管理這個站位。”

加強自動化

自動化制造的趨勢在波音公司較老的當地工廠已經很明顯。

在弗雷德里克森,機器人在那里制造的787和777的尾翼上鉆了80%的孔。

在奧本,機器人為787和777噴氣式飛機鉆發動機隔熱板,并將為737 MAX做同樣的事情。另一個機器人使用激光清潔用于塑造隔熱板的模具。

在其最具生產力的工廠,位于倫頓(Renton)的737總裝(有4條不同形式的總裝線),波音公司已經用更小、更靈活、自動化程度更高的設備取代了在組裝過程中用于固定機翼的傳統多層固定裝置,因為到2018年,該工廠的月產量將達到前所未有的52架飛機。

引入新的自動化是一個挑戰:在埃弗雷特的另一座新大樓里,波音公司正在努力解決組裝777金屬機身的機器人系統的問題。

盡管如此,像787和777X這樣用碳纖維增強塑料復合材料結構建造的新一代飛機已經引發了一場變革性的轉變,將自動化提升到了一個新的水平。

用這種材料制造完整的機身筒或巨大的機翼根本不可能手工完成。只有機器人才能以足夠的速度和精度鋪設碳纖維預浸料。

波音公司;777X復合材料機翼中心位于埃弗雷特

波音公司的777X復合機翼制造廠房位于埃弗雷特。

生產率

英國政府航空航天技術研究所技術負責人馬克·薩默斯(Mark Summers)表示,自動化程度的提高將使波音和空客能夠在不增加員工的情況下提高生產率。

薩默斯在7月份范堡羅航展的一次小組討論中表示:“就業機會不會減少,但不會創造太多新的就業機會。”。“我不認為這會對目前的航空航天勞動力產生影響。只是未來航空航天業的工作崗位會減少。”

他預計,藍領機械師的工作將越來越多地被操作機器的“更注重技術”的職位所取代。

無論機械師對新技術對未來意味著什么持謹慎態度,在當地公司Electroimpact和Nova Tech領導自動化技術項目的皮特·戈德史密斯(Pete Goldsmith)表示,當他安裝設備進行重復鉚接時,他得到了空中客車和波音公司機械師的“普遍積極反應”。

戈德史密斯說:“這是一份每天都讓你精疲力竭的工作。”。“我們正在更換一項對身體非常虛弱的機械師來說的手術。”

加里·勞斯(Gary Laws)是波音公司的一名機械師,在倫頓(Renton)操作計算機控制的機器組裝機翼,他工作了二十多年,他說自動化使他的工作變得容易得多。

如果這個地區想要在航空航天領域開展新的工作,他別無選擇,只能接受這一轉變。勞斯說:“事情就是這樣。”。“技術顯然將成為未來。”

如今,777的金屬機翼部件主要由奧本和弗雷德里克森的機械師制造,然后由埃弗雷特的機械師組裝成機翼。

盡管波音公司沒有提供詳細的就業數據,但這項工作肯定提供了數百個工作崗位。有了新的777X,這項工作發生了巨大的變化。但它確實留在這里。

波音公司斥資10億美元在內部制造巨型777X碳纖維機翼,而不是像787那樣將機翼外包給三菱。

林德布拉德表示,在需要幾年時間才能實現產量提升后,新的機翼中心在高峰期將雇傭600至900名員工。

機器人檢查777X復合材料機翼中心制造的機翼部件中看不見的缺陷的檢查站(肯·蘭伯特/《西雅圖時報》)

制作測試零件

第一批將在飛機上飛行的777X零件將在4月之前生產。在此之前,機翼中心的工人正在制造測試零件,用于認證和微調新的制造工藝。

杰瑞·舒爾茨(Jerry Schultz)將1號機翼蒙皮壁板放在機翼中心制造一側的熱壓罐中后,操作一臺自動鋪帶機(ATL)制造2號機翼蒙皮。

在這種“潔凈室”環境中,需要白色的實驗服,一個像巨型膠帶分配器一樣的頭頂機器人沿著110英尺長的模具來回拉鏈,一層一層地構建蒙皮面板。

當機器人以不同的角度穿過零件時,它會在大約300次單獨編程的運行中鋪設環氧樹脂注入的碳纖維層。在設置、檢查和機器人工作之間,以這種方式完成機翼蒙皮需要三天六班。

波音公司表示,目標是只有兩個人操作這個單元,可能還有另一名工人移動在它和一個相鄰的單元之間,該單元也在制作機翼蒙皮。

附近,類似的大型自動鋪帶機(ATL)正在制造第一批777X翼梁—每個機翼的前緣和后緣所連接的長U形單件梁。

波音公司表示,同樣,只有三個人將操作一對這種翼梁制造單元。然后,機器人將使用超聲波探頭檢查材料中的不可見缺陷。

全自動化的一個例外是波音公司生產43根長桁中的4根,這些長桁是加強每個777X機翼的加強件。這四個長桁是手工制作的,因為它們的形狀更復雜。六名工人—其中五名是女性,制造商通常更喜歡她們從事需要細致手工的工作—站在一個細長的長桁工具的兩側,放置著4英尺長的未固化、類似織物的碳纖維帶。

當他們用手工鋪好每一塊織物后,一臺頭頂的機器翻過來壓下,將其固定以進行固化。林德布拉德說:“對于這種特殊的形狀……事實證明,這樣做更具成本效益。”

波音公司員工杰瑞·舒爾茨(Jerry Schultz)檢查了一塊機翼壁板蒙皮。

航空航天工具設計、制造公司Electroimpact的幕僚長兼首席機械工程師本·亨普斯特德(Ben Hempstead)表示,認為機器人可以做到這一切是錯誤的。

在機翼中心制造完這些777X蒙皮、翼梁和長桁后,波音公司將把它們運送到埃弗雷特新廠房,機械師將首先將這些部件組裝成一個基本的機翼箱,然后添加折疊翼尖和前緣和后緣控制面。

這種組裝過程本質上更勞動密集。

亨普斯特德(Hempstead)表示:“如果機翼盒組裝在未來實現半自動化,那將讓我大吃一驚。”亨普斯特德的公司為波音公司供貨,也為空客公司提供了制造A350復合機翼的大部分設備。

他說:“許多步驟需要技能和判斷力,很難自動化。”。亨普斯特德表示,波音公司要求Electroimpact公司研究在倫頓實現一個特定的737機翼流程的自動化,該流程目前由大約十幾名機械師完成。

亨普斯特德說:“我們不知道如何用機器更快地完成這項工作。”甚至不要考慮機器人在飛機輪艙的擁擠空間里做復雜的工作,比如安裝液壓管和電線。亨普斯特德說:“哦,天哪,甚至沒有人談論過自動化。”。“我甚至無法想象你會怎么做。”

領先的自動化公司

二戰后,波音公司為華盛頓州帶來了蓬勃發展的中產階級,讓藍領工人—其中一些只有高中學歷—實現了美國夢。隨著機器人徹底改變該行業,該地區已成為領先的航空航天自動化公司的溫床,包括Electroimpact、Nova Tech和MTorres America以及Sedro Woolley的Janicki Industries,這些公司正在盡快招聘年輕工程師。

但是,手工勞動的黃金時代是否會隨著波音的自動化駕駛而結束?根據向州政府提交的就業數據,2005年,倫頓近3500名機械師每月生產21架單通道737。2014年,那里只有6000多名機械師生產了兩倍的機器。雖然產量增長了100%,但機械師的就業人數增長了75%。隨著機器人系統和碳纖維復合材料自動化加工的激增,這一差距肯定會擴大。

盡管波音公司在20世紀90年代末在華盛頓州雇傭了10多萬名員工,但那些日子似乎不太可能再回來了。今天,它在這里的工資降至約73000英鎊。然而,這仍然是一個龐大的勞動力隊伍,對經濟至關重要。高薪的體力勞動仍然是該州社會結構中的一條重要線索。

Electroimpact的亨普斯特德說:“我們不可能都是咖啡師和軟件工程師。”。在范伯勒舉行的自動化行業討論會上,英國Electroimpact公司工程總監克雷格·特恩布爾(Craig Turnbull)強調,“在某種程度上,人和機器必須相遇。”他說,即使在高度自動化的汽車廠,汽車收音機也是由機械師安裝的。這對機器人來說太難了。

當談到為這種新設備雇傭操作員時,他建議找機械師。特恩布爾說:“操作鉆孔機器的最佳人選是那些已經手工鉆孔20年的人。”。“他們知道自己在尋找什么。然后,他們變得更像是一個質量控制人員,而不是真正把鉆頭推進一個孔。”

為了讓下一代工廠工人為這些工作做好準備,該州正在推動STEM- science, technology, engineering and mathematics教育(科學、技術、工程和數學),并為實踐職業提供社區大學水平的培訓。成為一名機器操作員可能需要兩年的副學士學位,并學習機電基礎知識。亨普斯特德說:“這些是工廠里技能最高、薪酬最高的工作。”

Janicki Industries總裁約翰·賈尼茨基(John Janicki)認為,“由于需要降低價格”,自動化程度的提高正在加快。他說,盡管安裝成本很高,但機器人系統應該能讓飛機制造商在持續20多年的生產運行中銷售更多的噴氣式飛機。賈尼茨基說:“如果你在項目的整個生命周期內攤銷所有設備,這沒什么大不了的。”。他的公司目前在該州雇傭了約750名員工,并正在擴張,但仍然定期雇傭高中畢業的當地人,并培訓他們操作其復雜的機器。他指出,太平洋西北航空擁有777X機翼中心有一個很大的好處:在投入巨資后,波音公司需要充分利用它。賈尼茨基說:“這絕對是最先進的。它哪兒也去不了。”。“你有所有的設備和經過培訓的人員來使用它。是的,它將制造777。但50年后,他們仍將在那家工廠制造一些東西。”

 

 

原文《At Boeing’s 777X wing factory, robots get big jobs》