Σύμφωνα με την SmarTech, μια εταιρεία συμβούλων στον τομέα της τεχνολογίας κατασκευής, η αεροδιαστημική είναι η δεύτερη μεγαλύτερη βιομηχανία που εξυπηρετείται από την προσθετική κατασκευή (AM), δεύτερη μόνο μετά την ιατρική. Ωστόσο, εξακολουθεί να υπάρχει έλλειψη επίγνωσης των δυνατοτήτων της προσθετικής κατασκευής κεραμικών υλικών στην ταχεία κατασκευή εξαρτημάτων αεροδιαστημικής, στην αυξημένη ευελιξία και στην οικονομική αποδοτικότητα. Η AM μπορεί να παράγει ισχυρότερα και ελαφρύτερα κεραμικά εξαρτήματα ταχύτερα και πιο βιώσιμα - μειώνοντας το κόστος εργασίας, ελαχιστοποιώντας τη χειροκίνητη συναρμολόγηση και βελτιώνοντας την αποδοτικότητα και την απόδοση μέσω σχεδιασμού που αναπτύσσεται μέσω μοντελοποίησης, μειώνοντας έτσι το βάρος του αεροσκάφους. Επιπλέον, η τεχνολογία προσθετικής κατασκευής κεραμικών παρέχει έλεγχο διαστάσεων των τελικών εξαρτημάτων για χαρακτηριστικά μικρότερα από 100 μικρά.
Ωστόσο, η λέξη κεραμικό μπορεί να παραπέμπει στην εσφαλμένη αντίληψη περί ευθραυστότητας. Στην πραγματικότητα, τα κεραμικά που κατασκευάζονται με πρόσθετα παράγουν ελαφρύτερα, λεπτότερα εξαρτήματα με μεγάλη δομική αντοχή, σκληρότητα και αντοχή σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών. Οι εταιρείες που κοιτάζουν μπροστά στρέφονται στην κατασκευή κεραμικών εξαρτημάτων, συμπεριλαμβανομένων ακροφυσίων και ελίκων, ηλεκτρικών μονωτών και πτερυγίων στροβίλων.
Για παράδειγμα, η αλουμίνα υψηλής καθαρότητας έχει υψηλή σκληρότητα και ισχυρή αντοχή στη διάβρωση και εύρος θερμοκρασίας. Τα εξαρτήματα που κατασκευάζονται από αλουμίνα είναι επίσης ηλεκτρικά μονωτικά στις υψηλές θερμοκρασίες που είναι συνηθισμένες στα αεροδιαστημικά συστήματα.
Τα κεραμικά με βάση τη ζιρκονία μπορούν να καλύψουν πολλές εφαρμογές με ακραίες απαιτήσεις υλικών και υψηλή μηχανική καταπόνηση, όπως χύτευση μετάλλων υψηλής ποιότητας, βαλβίδες και ρουλεμάν. Τα κεραμικά νιτριδίου του πυριτίου έχουν υψηλή αντοχή, υψηλή σκληρότητα και εξαιρετική αντοχή σε θερμικά σοκ, καθώς και καλή χημική αντοχή στη διάβρωση μιας ποικιλίας οξέων, αλκαλίων και τηγμένων μετάλλων. Το νιτρίδιο του πυριτίου χρησιμοποιείται για μονωτές, πτερωτές και κεραίες χαμηλής διηλεκτρικής ισχύος υψηλής θερμοκρασίας.
Τα σύνθετα κεραμικά παρέχουν αρκετές επιθυμητές ιδιότητες. Τα κεραμικά με βάση το πυρίτιο, στα οποία προστίθεται αλουμίνα και ζιρκόνιο, έχουν αποδειχθεί ότι αποδίδουν καλά στην κατασκευή μονοκρυσταλλικών χυτών για πτερύγια στροβίλων. Αυτό συμβαίνει επειδή ο κεραμικός πυρήνας που κατασκευάζεται από αυτό το υλικό έχει πολύ χαμηλή θερμική διαστολή έως 1.500°C, υψηλό πορώδες, εξαιρετική ποιότητα επιφάνειας και καλή ικανότητα έκπλυσης. Η εκτύπωση αυτών των πυρήνων μπορεί να παράγει σχέδια στροβίλων που μπορούν να αντέξουν σε υψηλότερες θερμοκρασίες λειτουργίας και να αυξήσουν την απόδοση του κινητήρα.
Είναι γνωστό ότι η χύτευση με έγχυση ή η μηχανική κατεργασία κεραμικών είναι πολύ δύσκολη και η μηχανική κατεργασία παρέχει περιορισμένη πρόσβαση στα κατασκευαστικά εξαρτήματα. Χαρακτηριστικά όπως τα λεπτά τοιχώματα είναι επίσης δύσκολο να υποστούν μηχανική κατεργασία.
Ωστόσο, η Lithoz χρησιμοποιεί κεραμική κατασκευή (LCM) με βάση τη λιθογραφία για την κατασκευή ακριβών, πολύπλοκων κεραμικών στοιχείων 3D.
Ξεκινώντας από το μοντέλο CAD, οι λεπτομερείς προδιαγραφές μεταφέρονται ψηφιακά στον τρισδιάστατο εκτυπωτή. Στη συνέχεια, εφαρμόζεται η κεραμική σκόνη με ακριβή σύνθεση στην κορυφή του διαφανούς κάδου. Η κινητή πλατφόρμα κατασκευής βυθίζεται στη λάσπη και στη συνέχεια εκτίθεται επιλεκτικά στο ορατό φως από κάτω. Η εικόνα στρώσης δημιουργείται από μια ψηφιακή συσκευή μικροκαθρέφτη (DMD) σε συνδυασμό με το σύστημα προβολής. Επαναλαμβάνοντας αυτήν τη διαδικασία, ένα τρισδιάστατο πράσινο μέρος μπορεί να δημιουργηθεί στρώση προς στρώση. Μετά τη θερμική μετεπεξεργασία, το συνδετικό υλικό αφαιρείται και τα πράσινα μέρη συντήκονται - συνδυάζονται με μια ειδική διαδικασία θέρμανσης - για να παραχθεί ένα εντελώς πυκνό κεραμικό μέρος με εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες και ποιότητα επιφάνειας.
Η τεχνολογία LCM παρέχει μια καινοτόμο, οικονομικά αποδοτική και ταχύτερη διαδικασία για την επένδυση σε χύτευση εξαρτημάτων στροβιλοκινητήρων, παρακάμπτοντας την ακριβή και επίπονη κατασκευή καλουπιών που απαιτείται για τη χύτευση με έγχυση και τη χύτευση με χαμένο κερί.
Η LCM μπορεί επίσης να επιτύχει σχέδια που δεν μπορούν να επιτευχθούν με άλλες μεθόδους, χρησιμοποιώντας παράλληλα πολύ λιγότερες πρώτες ύλες από άλλες μεθόδους.
Παρά τις μεγάλες δυνατότητες των κεραμικών υλικών και της τεχνολογίας LCM, εξακολουθεί να υπάρχει ένα χάσμα μεταξύ των κατασκευαστών πρωτότυπου εξοπλισμού AM (OEM) και των σχεδιαστών αεροδιαστημικής.
Ένας λόγος μπορεί να είναι η αντίσταση στις νέες μεθόδους κατασκευής σε βιομηχανίες με ιδιαίτερα αυστηρές απαιτήσεις ασφάλειας και ποιότητας. Η αεροδιαστημική κατασκευή απαιτεί πολλές διαδικασίες επαλήθευσης και πιστοποίησης, καθώς και διεξοδικές και αυστηρές δοκιμές.
Ένα άλλο εμπόδιο περιλαμβάνει την πεποίθηση ότι η τρισδιάστατη εκτύπωση είναι κυρίως κατάλληλη μόνο για εφάπαξ ταχεία πρωτοτυποποίηση, και όχι για οτιδήποτε μπορεί να χρησιμοποιηθεί στον αέρα. Και πάλι, πρόκειται για παρανόηση, και τα τρισδιάστατα εκτυπωμένα κεραμικά εξαρτήματα έχουν αποδειχθεί ότι χρησιμοποιούνται στη μαζική παραγωγή.
Ένα παράδειγμα είναι η κατασκευή πτερυγίων στροβίλου, όπου η κεραμική διεργασία AM παράγει μονοκρυσταλλικούς πυρήνες (SX), καθώς και πτερύγια στροβίλου υπερκράματος κατευθυνόμενης στερεοποίησης (DS) και ισοαξονικής χύτευσης (EX). Οι πυρήνες με σύνθετες δομές διακλάδωσης, πολλαπλά τοιχώματα και πίσω άκρες μικρότερες από 200μm μπορούν να παραχθούν γρήγορα και οικονομικά, και τα τελικά εξαρτήματα έχουν σταθερή ακρίβεια διαστάσεων και εξαιρετικό φινίρισμα επιφάνειας.
Η βελτίωση της επικοινωνίας μπορεί να φέρει κοντά τους σχεδιαστές αεροδιαστημικής και τους κατασκευαστές πρωτότυπου εξοπλισμού (OEM) της AM και να εμπιστευτούν πλήρως τα κεραμικά εξαρτήματα που κατασκευάζονται με χρήση LCM και άλλων τεχνολογιών. Η τεχνολογία και η τεχνογνωσία υπάρχουν. Πρέπει να αλλάξει ο τρόπος σκέψης από την AM στην Έρευνα και Ανάπτυξη και την κατασκευή πρωτοτύπων, και να την δει ως την μελλοντική πορεία για εμπορικές εφαρμογές μεγάλης κλίμακας.
Εκτός από την εκπαίδευση, οι αεροδιαστημικές εταιρείες μπορούν επίσης να επενδύσουν χρόνο σε προσωπικό, μηχανική και δοκιμές. Οι κατασκευαστές πρέπει να είναι εξοικειωμένοι με διαφορετικά πρότυπα και μεθόδους για την αξιολόγηση κεραμικών, όχι μετάλλων. Για παράδειγμα, τα δύο βασικά πρότυπα ASTM της Lithoz για δομικά κεραμικά είναι το ASTM C1161 για δοκιμές αντοχής και το ASTM C1421 για δοκιμές σκληρότητας. Αυτά τα πρότυπα ισχύουν για κεραμικά που παράγονται με όλες τις μεθόδους. Στην προσθετική κατασκευή κεραμικών, το βήμα εκτύπωσης είναι απλώς μια μέθοδος διαμόρφωσης και τα εξαρτήματα υφίστανται τον ίδιο τύπο σύντηξης με τα παραδοσιακά κεραμικά. Επομένως, η μικροδομή των κεραμικών εξαρτημάτων θα είναι πολύ παρόμοια με τη συμβατική κατεργασία.
Με βάση τη συνεχή πρόοδο των υλικών και της τεχνολογίας, μπορούμε να πούμε με βεβαιότητα ότι οι σχεδιαστές θα λαμβάνουν περισσότερα δεδομένα. Νέα κεραμικά υλικά θα αναπτύσσονται και θα προσαρμόζονται ανάλογα με τις συγκεκριμένες μηχανικές ανάγκες. Τα εξαρτήματα από κεραμικά AM θα ​​ολοκληρώσουν τη διαδικασία πιστοποίησης για χρήση στην αεροδιαστημική. Και θα παρέχουν καλύτερα εργαλεία σχεδιασμού, όπως βελτιωμένο λογισμικό μοντελοποίησης.
Συνεργαζόμενοι με τεχνικούς εμπειρογνώμονες στον τομέα της κεραμικής τεχνολογίας LCM, οι αεροδιαστημικές εταιρείες μπορούν να εισαγάγουν εσωτερικά τις διαδικασίες κεραμικής AM, μειώνοντας τον χρόνο, το κόστος και δημιουργώντας ευκαιρίες για την ανάπτυξη της πνευματικής ιδιοκτησίας της εταιρείας. Με διορατικότητα και μακροπρόθεσμο σχεδιασμό, οι αεροδιαστημικές εταιρείες που επενδύουν στην κεραμική τεχνολογία μπορούν να αποκομίσουν σημαντικά οφέλη σε ολόκληρο το χαρτοφυλάκιο παραγωγής τους τα επόμενα δέκα χρόνια και μετά.
Με τη σύναψη συνεργασίας με την AM Ceramics, οι κατασκευαστές πρωτότυπου εξοπλισμού αεροδιαστημικής θα παράγουν εξαρτήματα που προηγουμένως ήταν αδιανόητα.
About the author: Shawn Allan is the vice president of additive manufacturing expert Lithoz. You can contact him at sallan@lithoz-america.com.
Ο Shawn Allan θα μιλήσει για τις δυσκολίες αποτελεσματικής επικοινωνίας των πλεονεκτημάτων της κατασκευής προσθέτων κεραμικών στην Έκθεση Κεραμικής στο Κλίβελαντ του Οχάιο την 1η Σεπτεμβρίου 2021.
Παρόλο που η ανάπτυξη υπερηχητικών συστημάτων πτήσης υπάρχει εδώ και δεκαετίες, έχει πλέον καταστεί η κορυφαία προτεραιότητα της εθνικής άμυνας των ΗΠΑ, φέρνοντας αυτόν τον τομέα σε μια κατάσταση ταχείας ανάπτυξης και αλλαγής. Ως ένας μοναδικός διεπιστημονικός τομέας, η πρόκληση είναι να βρεθούν ειδικοί με τις απαραίτητες δεξιότητες για να προωθήσουν την ανάπτυξή του. Ωστόσο, όταν δεν υπάρχουν αρκετοί ειδικοί, δημιουργείται ένα κενό καινοτομίας, όπως η τοποθέτηση του σχεδιασμού για την κατασκευασιμότητα (DFM) πρώτα στη φάση της Έρευνας και Ανάπτυξης, και στη συνέχεια η μετατροπή του σε κενό κατασκευής όταν είναι πολύ αργά για να γίνουν οικονομικά αποδοτικές αλλαγές.
Οι συμμαχίες, όπως η νεοσύστατη Πανεπιστημιακή Συμμαχία για Εφαρμοσμένη Υπερηχητική (UCAH), παρέχουν ένα σημαντικό περιβάλλον για την καλλιέργεια των ταλέντων που απαιτούνται για την προώθηση του τομέα. Οι φοιτητές μπορούν να συνεργαστούν απευθείας με πανεπιστημιακούς ερευνητές και επαγγελματίες του κλάδου για την ανάπτυξη τεχνολογίας και την προώθηση κρίσιμης υπερηχητικής έρευνας.
Παρόλο που η UCAH και άλλες κοινοπραξίες άμυνας εξουσιοδότησαν τα μέλη τους να ασχοληθούν με μια ποικιλία εργασιών μηχανικού, πρέπει να καταβληθεί περισσότερη προσπάθεια για την καλλιέργεια ποικίλων και έμπειρων ταλέντων, από το σχεδιασμό έως την ανάπτυξη και επιλογή υλικών και τα εργαστήρια κατασκευής.
Προκειμένου να παρέχει μεγαλύτερη διαρκή αξία στον τομέα, η πανεπιστημιακή συμμαχία πρέπει να θέσει ως προτεραιότητα την ανάπτυξη του εργατικού δυναμικού, ευθυγραμμιζόμενη με τις ανάγκες της βιομηχανίας, εμπλέκοντας τα μέλη σε έρευνα κατάλληλη για τη βιομηχανία και επενδύοντας στο πρόγραμμα.
Κατά τον μετασχηματισμό της υπερηχητικής τεχνολογίας σε μεγάλης κλίμακας κατασκευάσιμα έργα, το υπάρχον χάσμα δεξιοτήτων στην εργασία στη μηχανική και την κατασκευή αποτελεί τη μεγαλύτερη πρόκληση. Εάν η πρώιμη έρευνα δεν ξεπεράσει αυτήν την εύστοχα ονομαζόμενη κοιλάδα του θανάτου - το χάσμα μεταξύ Έρευνας και Ανάπτυξης και κατασκευής, και πολλά φιλόδοξα έργα έχουν αποτύχει - τότε έχουμε χάσει μια εφαρμόσιμη και εφικτή λύση.
Η μεταποιητική βιομηχανία των ΗΠΑ μπορεί να επιταχύνει την υπερηχητική ταχύτητα, αλλά ο κίνδυνος να μείνει πίσω είναι η επέκταση του μεγέθους του εργατικού δυναμικού για να ανταποκριθεί στις προσδοκίες. Ως εκ τούτου, η κυβέρνηση και οι κοινοπραξίες ανάπτυξης πανεπιστημίων πρέπει να συνεργαστούν με τους κατασκευαστές για να εφαρμόσουν αυτά τα σχέδια στην πράξη.
Η βιομηχανία έχει βιώσει κενά σε δεξιότητες, από τα εργαστήρια κατασκευής έως τα εργαστήρια μηχανικής - αυτά τα κενά θα διευρυνθούν μόνο καθώς αναπτύσσεται η αγορά υπερηχητικών τεχνολογιών. Οι αναδυόμενες τεχνολογίες απαιτούν ένα αναδυόμενο εργατικό δυναμικό για την επέκταση των γνώσεων στον τομέα.
Η υπερηχητική εργασία εκτείνεται σε διάφορους βασικούς τομείς διαφόρων υλικών και δομών, και κάθε τομέας έχει το δικό του σύνολο τεχνικών προκλήσεων. Απαιτεί υψηλό επίπεδο λεπτομερούς γνώσης και, εάν δεν υπάρχει η απαιτούμενη εμπειρογνωμοσύνη, αυτό μπορεί να δημιουργήσει εμπόδια στην ανάπτυξη και την παραγωγή. Εάν δεν έχουμε αρκετό προσωπικό για να διατηρήσουμε την εργασία, θα είναι αδύνατο να ανταποκριθούμε στη ζήτηση για παραγωγή υψηλής ταχύτητας.
Για παράδειγμα, χρειαζόμαστε άτομα που μπορούν να κατασκευάσουν το τελικό προϊόν. Το UCAH και άλλες κοινοπραξίες είναι απαραίτητες για την προώθηση της σύγχρονης κατασκευής και τη διασφάλιση της συμπερίληψης φοιτητών που ενδιαφέρονται για τον ρόλο της κατασκευής. Μέσω διαλειτουργικών προσπαθειών για την ανάπτυξη του εργατικού δυναμικού, η βιομηχανία θα είναι σε θέση να διατηρήσει ένα ανταγωνιστικό πλεονέκτημα στα σχέδια υπερηχητικών πτήσεων τα επόμενα χρόνια.
Με την ίδρυση του UCAH, το Υπουργείο Άμυνας δημιουργεί την ευκαιρία να υιοθετήσει μια πιο στοχευμένη προσέγγιση στην ανάπτυξη δυνατοτήτων σε αυτόν τον τομέα. Όλα τα μέλη του συνασπισμού πρέπει να συνεργαστούν για να εκπαιδεύσουν τους φοιτητές στις εξειδικευμένες ικανότητες, ώστε να μπορέσουμε να οικοδομήσουμε και να διατηρήσουμε τη δυναμική της έρευνας και να την επεκτείνουμε για να παράγουμε τα αποτελέσματα που χρειάζεται η χώρα μας.
Η πλέον κλειστή Συμμαχία Προηγμένων Σύνθετων Υλικών της NASA αποτελεί παράδειγμα επιτυχημένης προσπάθειας ανάπτυξης εργατικού δυναμικού. Η αποτελεσματικότητά της είναι αποτέλεσμα του συνδυασμού της εργασίας Έρευνας και Ανάπτυξης με τα συμφέροντα της βιομηχανίας, γεγονός που επιτρέπει την επέκταση της καινοτομίας σε όλο το οικοσύστημα ανάπτυξης. Οι ηγέτες της βιομηχανίας έχουν συνεργαστεί απευθείας με τη NASA και τα πανεπιστήμια σε έργα για δύο έως τέσσερα χρόνια. Όλα τα μέλη έχουν αναπτύξει επαγγελματικές γνώσεις και εμπειρία, έχουν μάθει να συνεργάζονται σε ένα μη ανταγωνιστικό περιβάλλον και έχουν καλλιεργήσει φοιτητές ώστε να αναπτυχθούν για να καλλιεργήσουν βασικούς παράγοντες της βιομηχανίας στο μέλλον.
Αυτός ο τύπος ανάπτυξης του εργατικού δυναμικού καλύπτει τα κενά στον κλάδο και παρέχει ευκαιρίες στις μικρές επιχειρήσεις να καινοτομήσουν γρήγορα και να διαφοροποιήσουν τον τομέα, ώστε να επιτύχουν περαιτέρω ανάπτυξη που ευνοεί τις πρωτοβουλίες εθνικής ασφάλειας και οικονομικής ασφάλειας των ΗΠΑ.
Οι πανεπιστημιακές συμμαχίες, συμπεριλαμβανομένου του UCAH, αποτελούν σημαντικά πλεονεκτήματα στον τομέα της υπερηχητικής τεχνολογίας και στην αμυντική βιομηχανία. Παρόλο που η έρευνά τους έχει προωθήσει αναδυόμενες καινοτομίες, η μεγαλύτερη αξία τους έγκειται στην ικανότητά τους να εκπαιδεύσουν την επόμενη γενιά εργατικού δυναμικού. Η κοινοπραξία πρέπει τώρα να δώσει προτεραιότητα στις επενδύσεις σε τέτοια σχέδια. Με αυτόν τον τρόπο, μπορούν να συμβάλουν στην ενίσχυση της μακροπρόθεσμης επιτυχίας της υπερηχητικής καινοτομίας.
About the author: Kim Caldwell leads Spirit AeroSystems’ R&D program as a senior manager of portfolio strategy and collaborative R&D. In her role, Caldwell also manages relationships with defense and government organizations, universities, and original equipment manufacturers to further develop strategic initiatives to develop technologies that drive growth. You can contact her at kimberly.a.caldwell@spiritaero.com.
Οι κατασκευαστές σύνθετων, άρτια κατασκευασμένων προϊόντων (όπως εξαρτήματα αεροσκαφών) δεσμεύονται για την τελειότητα κάθε φορά. Δεν υπάρχει περιθώριο ελιγμών.
Επειδή η παραγωγή αεροσκαφών είναι εξαιρετικά πολύπλοκη, οι κατασκευαστές πρέπει να διαχειρίζονται προσεκτικά τη διαδικασία ποιότητας, δίνοντας μεγάλη προσοχή σε κάθε βήμα. Αυτό απαιτεί εις βάθος κατανόηση του τρόπου διαχείρισης και προσαρμογής σε δυναμικά ζητήματα παραγωγής, ποιότητας, ασφάλειας και αλυσίδας εφοδιασμού, πληρώντας παράλληλα τις κανονιστικές απαιτήσεις.
Επειδή πολλοί παράγοντες επηρεάζουν την παράδοση προϊόντων υψηλής ποιότητας, είναι δύσκολο να διαχειριστούμε πολύπλοκες και συχνά μεταβαλλόμενες παραγγελίες παραγωγής. Η διαδικασία ποιότητας πρέπει να είναι δυναμική σε κάθε πτυχή της επιθεώρησης και του σχεδιασμού, της παραγωγής και των δοκιμών. Χάρη στις στρατηγικές της Βιομηχανίας 4.0 και στις σύγχρονες λύσεις κατασκευής, αυτές οι προκλήσεις ποιότητας έχουν γίνει ευκολότερες στη διαχείριση και την αντιμετώπιση.
Η παραδοσιακή εστίαση της παραγωγής αεροσκαφών ήταν πάντα στα υλικά. Η πηγή των περισσότερων προβλημάτων ποιότητας μπορεί να είναι η ψαθυρή θραύση, η διάβρωση, η κόπωση των μετάλλων ή άλλοι παράγοντες. Ωστόσο, η σημερινή παραγωγή αεροσκαφών περιλαμβάνει προηγμένες, άρτια κατασκευασμένες τεχνολογίες που χρησιμοποιούν ανθεκτικά υλικά. Η δημιουργία προϊόντων χρησιμοποιεί εξαιρετικά εξειδικευμένες και πολύπλοκες διαδικασίες και ηλεκτρονικά συστήματα. Οι γενικές λύσεις λογισμικού διαχείρισης λειτουργιών ενδέχεται να μην είναι πλέον σε θέση να λύσουν εξαιρετικά πολύπλοκα προβλήματα.
Πιο σύνθετα εξαρτήματα μπορούν να αγοραστούν από την παγκόσμια αλυσίδα εφοδιασμού, επομένως πρέπει να δοθεί μεγαλύτερη προσοχή στην ενσωμάτωσή τους σε όλη τη διαδικασία συναρμολόγησης. Η αβεβαιότητα φέρνει νέες προκλήσεις στην ορατότητα της αλυσίδας εφοδιασμού και στη διαχείριση της ποιότητας. Η διασφάλιση της ποιότητας τόσων πολλών εξαρτημάτων και τελικών προϊόντων απαιτεί καλύτερες και πιο ολοκληρωμένες μεθόδους ποιότητας.
Η Βιομηχανία 4.0 αντιπροσωπεύει την ανάπτυξη της μεταποιητικής βιομηχανίας και απαιτούνται όλο και περισσότερες προηγμένες τεχνολογίες για την ικανοποίηση αυστηρών απαιτήσεων ποιότητας. Οι υποστηρικτικές τεχνολογίες περιλαμβάνουν το Βιομηχανικό Διαδίκτυο των Πραγμάτων (IIoT), τα ψηφιακά νήματα, την επαυξημένη πραγματικότητα (AR) και την προγνωστική ανάλυση.
Η Ποιότητα 4.0 περιγράφει μια μέθοδο ποιότητας παραγωγικής διαδικασίας που βασίζεται σε δεδομένα και περιλαμβάνει προϊόντα, διαδικασίες, σχεδιασμό, συμμόρφωση και πρότυπα. Βασίζεται στις παραδοσιακές μεθόδους ποιότητας αντί να τις αντικαθιστά, χρησιμοποιώντας πολλές από τις ίδιες νέες τεχνολογίες με τις βιομηχανικές αντίστοιχες, όπως η μηχανική μάθηση, οι συνδεδεμένες συσκευές, το cloud computing και τα ψηφιακά δίδυμα, για να μετασχηματίσει τη ροή εργασίας του οργανισμού και να εξαλείψει πιθανά ελαττώματα προϊόντων ή διαδικασιών. Η εμφάνιση της Ποιότητας 4.0 αναμένεται να αλλάξει περαιτέρω την κουλτούρα του χώρου εργασίας, αυξάνοντας την εξάρτηση από τα δεδομένα και τη βαθύτερη χρήση της ποιότητας ως μέρος της συνολικής μεθόδου δημιουργίας προϊόντων.
Η Ποιότητα 4.0 ενσωματώνει λειτουργικά ζητήματα και ζητήματα διασφάλισης ποιότητας (QA) από την αρχή έως το στάδιο του σχεδιασμού. Αυτό περιλαμβάνει τον τρόπο σύλληψης και σχεδιασμού προϊόντων. Πρόσφατα αποτελέσματα έρευνας του κλάδου δείχνουν ότι οι περισσότερες αγορές δεν διαθέτουν αυτοματοποιημένη διαδικασία μεταφοράς σχεδιασμού. Η χειροκίνητη διαδικασία αφήνει περιθώρια για σφάλματα, είτε πρόκειται για εσωτερικό σφάλμα είτε για επικοινωνία σχεδιασμού και αλλαγών στην αλυσίδα εφοδιασμού.
Εκτός από τον σχεδιασμό, το Quality 4.0 χρησιμοποιεί επίσης μηχανική μάθηση με επίκεντρο τις διαδικασίες για τη μείωση των αποβλήτων, τη μείωση της επανεπεξεργασίας και τη βελτιστοποίηση των παραμέτρων παραγωγής. Επιπλέον, επιλύει επίσης προβλήματα απόδοσης προϊόντων μετά την παράδοση, χρησιμοποιεί επιτόπια ανατροφοδότηση για την απομακρυσμένη ενημέρωση του λογισμικού προϊόντων, διατηρεί την ικανοποίηση των πελατών και, τελικά, διασφαλίζει την επαναλαμβανόμενη πελατειακή δραστηριότητα. Γίνεται άρρηκτος συνεργάτης του Industry 4.0.
Ωστόσο, η ποιότητα δεν εφαρμόζεται μόνο σε επιλεγμένους κρίκους παραγωγής. Η συμπερίληψη της Ποιότητας 4.0 μπορεί να ενσταλάξει μια ολοκληρωμένη προσέγγιση ποιότητας στους οργανισμούς παραγωγής, καθιστώντας τη μετασχηματιστική δύναμη των δεδομένων αναπόσπαστο μέρος της εταιρικής σκέψης. Η συμμόρφωση σε όλα τα επίπεδα του οργανισμού συμβάλλει στη διαμόρφωση μιας συνολικής κουλτούρας ποιότητας.
Καμία διαδικασία παραγωγής δεν μπορεί να λειτουργήσει τέλεια στο 100% του χρόνου. Οι μεταβαλλόμενες συνθήκες πυροδοτούν απρόβλεπτα γεγονότα που απαιτούν αποκατάσταση. Όσοι έχουν εμπειρία στην ποιότητα κατανοούν ότι το παν είναι η διαδικασία της πορείας προς την τελειότητα. Πώς διασφαλίζετε ότι η ποιότητα ενσωματώνεται στη διαδικασία για την ανίχνευση προβλημάτων το συντομότερο δυνατό; Τι θα κάνετε όταν εντοπίσετε το ελάττωμα; Υπάρχουν εξωτερικοί παράγοντες που προκαλούν αυτό το πρόβλημα; Ποιες αλλαγές μπορείτε να κάνετε στο σχέδιο επιθεώρησης ή στη διαδικασία δοκιμών για να αποτρέψετε την επανάληψη αυτού του προβλήματος;
Καθιερώστε μια νοοτροπία ότι κάθε παραγωγική διαδικασία έχει μια σχετική και σχετική διαδικασία ποιότητας. Φανταστείτε ένα μέλλον όπου υπάρχει μια σχέση ένα προς ένα και μετράτε συνεχώς την ποιότητα. Ανεξάρτητα από το τι συμβαίνει τυχαία, μπορεί να επιτευχθεί τέλεια ποιότητα. Κάθε κέντρο εργασίας εξετάζει τους δείκτες και τους βασικούς δείκτες απόδοσης (KPI) σε καθημερινή βάση για να εντοπίσει τομείς που χρήζουν βελτίωσης πριν προκύψουν προβλήματα.
Σε αυτό το σύστημα κλειστού βρόχου, κάθε διαδικασία παραγωγής έχει μια εκτίμηση ποιότητας, η οποία παρέχει ανατροφοδότηση για να σταματήσει η διαδικασία, να επιτρέψει τη συνέχισή της ή να κάνει προσαρμογές σε πραγματικό χρόνο. Το σύστημα δεν επηρεάζεται από κόπωση ή ανθρώπινο λάθος. Ένα σύστημα ποιότητας κλειστού βρόχου σχεδιασμένο για την παραγωγή αεροσκαφών είναι απαραίτητο για την επίτευξη υψηλότερων επιπέδων ποιότητας, τη μείωση των χρόνων κύκλου και τη διασφάλιση της συμμόρφωσης με τα πρότυπα AS9100.
Πριν από δέκα χρόνια, η ιδέα της εστίασης της διασφάλισης ποιότητας (QA) στο σχεδιασμό προϊόντων, την έρευνα αγοράς, τους προμηθευτές, τις υπηρεσίες προϊόντων ή άλλους παράγοντες που επηρεάζουν την ικανοποίηση των πελατών ήταν αδύνατη. Ο σχεδιασμός προϊόντων θεωρείται ότι προέρχεται από μια ανώτερη αρχή. Η ποιότητα αφορά την εκτέλεση αυτών των σχεδίων στη γραμμή συναρμολόγησης, ανεξάρτητα από τις ελλείψεις τους.
Σήμερα, πολλές εταιρείες επανεξετάζουν τον τρόπο λειτουργίας τους. Το status quo του 2018 μπορεί να μην είναι πλέον εφικτό. Όλο και περισσότεροι κατασκευαστές γίνονται όλο και πιο έξυπνοι. Διατίθεται περισσότερη γνώση, πράγμα που σημαίνει καλύτερη νοημοσύνη για την κατασκευή του σωστού προϊόντος με την πρώτη φορά, με υψηλότερη αποτελεσματικότητα και απόδοση.