Intelligente modulare Robotik und integrierte Produktionsgestaltung im Flugzeugbau

In response to the predicted growth trends in the aerospace industry, a gradual implementation of future industrial production systems with a strong focus on robotics and automation is inevitable. These technologies enhance production performance by automating repetitive tasks, allowing workers to concentrate on more complex activities. This paper introduces a new automation concept and validation system for aircraft structural assembly, set up at the Center for Applied Aviation Research in Hamburg. This system enables the validation of the research topics in the dtec.bw-funded project iMOD and includes recent key innovations developed by Airbus like the Multi-Function End Effector, which can perform multiple processes.

Die Unternehmen der Fertigungsindustrie stehen heute unter erheblichem Druck, einerseits hohe Qualität bei komplexen Produktionsprozessen sicherzustellen und andererseits einen schnellen Ratenhochlauf zu gewährleisten. Um diese Herausforderungen effizient und fehlerfrei zu bewältigen, gewinnt die Virtuelle Inbetriebnahme (VIBN) immer mehr an Bedeutung. Eine VIBN-Architektur ermöglicht eine tiefgehende Analyse des SPS-Codes und des Ressourcenverhaltens mithilfe von 3D-Modellen und Steuerungsemulationen vor der tatsächlichen Implementierung, wodurch Fehler während der Inbetriebnahme signifikant reduziert werden können. Das Fehlen von standardisierten Vorgehensweisen für die Entwicklung solcher VIBN-Architekturen stellt dennoch eine Herausforderung dar. Ziel dieses Beitrags ist die Entwicklung einer anpassungsfähigen VIBN-Architektur, die speziell auf die Anforderungen der Flugzeugfertigung zugeschnitten ist. Dabei zeigt der Beitrag die Wirksamkeit der Anwendung der SPES-Methodik (Software Platform Embedded Systems) zur Entwicklung einer solchen Architektur auf und identifiziert gleichzeitig Bereiche zur Verbesserung, insbesondere bei der Entscheidungsunterstützung. Der Beitrag bietet damit einen Leitfaden für Forscher und Praktiker im Bereich der VIBN von automatisierten Produktionssystemen, indem er eine strukturierte Vorgehensweise zur Entwicklung komplexer Systeme aufzeigt.

Civil Aircraft development and production are facing significant challenges in future. On the one hand, the flight-path to carbon neutral aviation, like using liquid hydrogen, will require game changing technologies. Simultaneously, competition, especially on the single aisle market, is evolving fast and puts pressure on market shares and margins. The necessity of an adaptable and highly efficient production becomes more evident than ever. One contribution to achieve this goal is the research project “Intelligent Modular Robotics and Integrated Production System Design for Aircraft Manufacturing” (iMOD). Namely, it will analyze challenges regarding (1) an integrated and Digital Twin-based system design approach, (2) flexible and modular robotics to support workers with unergonomic tasks and (3) a flexible intralogistics based on Automated Guided Vehicles (AGVs). Those three aspects will be integrated into an approach that uses semantic technologies to connect the different components across different levels of functionality and different life cycle phases.