Nur Digitalisierung schafft nachhaltige Kosteneinsparung in der Luftfahrtindustrie

Insbesondere der Flugzeugsektor wird durch die aktuellen Reisebeschränkungen der Corona-Pandemie stark getroffen. Bleiben die Flieger am Boden, werden auch keine neuen Flugzeuge geordert. Der Zwang nachhaltig Kosten zu sparen wird immanent!  ARXUM hat schon vor der Corona-Krise seine Supply Chain Lösung aus dem Automotive Sektor in die Luftfahrtproduktion übertragen und durchgängige Digitalisierung gemeinsam mit dem ZeMA Forschungszentrum demonstriert. Das hier folgende Beispiel illustriert wie weit Digitalisierung und Automatisierung durchgängige Prozesse ermöglichen.

ARXUM implementiert automatisierten Zugang zu Qualitätsdaten in der Flugzeugproduktion

Nachdem ARXUM auf Basis seiner blockchainbasierten ARXUM® Suite eine konkrete Anwendung für das Gewährleistungsmanagement im Automobilsektor vorgestellt hat, wurde nun eine Anwendung für die Qualitätssicherung in der Flugzeugindustrie implementiert. Die Flugzeugproduktion ist bekannt für hohe Sicherheitsstandards, aufwendige Prüfungen und ein hohes Volumen damit einhergehender Dokumentation. Ein Großteil der Prüfungen wird noch immer manuell durchgeführt und ein Großteil der Dokumentation ist als Papier oder als digitalisiertes Papier verfügbar.

Gemeinsam mit dem ZeMA – Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik – in Saarbrücken, Deutschland, hat ARXUM einen holistischen Digitalisierungsansatz  für die Luftfahrtproduktion implementiert und vorgestellt.

Innovative Montagetechniken dokumentieren die Qualität jedes Arbeitsschrittes

Das ZeMA demonstrierte bereits 2019 eine prototypische teilautomatisierte Prüfung von Montageprozessen. In der Flugzeugproduktion wird durch einen teilautomatisierten Nietprozess in der Flugzeugsektionsmontage eine Verbesserung mittels Mensch-Roboter-Kollaboration mit anschließender KI-basierter Inspektion erreicht. Dabei wird das kollaborative Robotersystem mit Höhenverstelleinheit innerhalb der Flugzeugsektion platziert. Der Cobot platziert im Nietprozess das Prozesswerkzeug, den Amboss, an der richtigen Stelle. Die komplexere Aufgabe, wie das Einsetzen der Niete und das Betätigen des Niethammers übernimmt der Mensch.

Der Cobot wird am Flansch mit einem Kraft-Drehmoment-Sensor ausgestattet und kann dadurch den Nietvorgang in Echtzeit überwachen. In Kombination mit weiteren optischen Sensoren und einer Kamera wird auch die anschließende Qualitäts-Inspektion mithilfe von KI-Algorithmen automatisiert. Die Sensordaten liefern durch ein vortrainiertes Machine-Learning-Modell Informationen über die Qualität jedes einzelnen Nietprozesses. Das Ergebnis der Qualitätsprüfung wird dem Mitarbeiter über eine Mixed Reality-Brille direkt übermittelt. Dies ermöglicht es dem Bediener, angemessen zu reagieren – basierend auf objektiven Kriterien.

Die Qualitätsdaten werden in einem digitalen Logbuch abgelegt und signiert. Somit könnte auch die analoge, papierbasierte Dokumentation obsolet gemacht werden. Voraussetzung dafür ist, dass die notwendige Datenintegrität sichergestellt wird. Dies wird durch die Verwendung der Blockchaintechnologie oder Distributed Ledger Technologie erreicht.

Prozessdaten sind auch in der weiteren Lieferkette von Interesse und Wert

Die so gewonnenen Qualitätsdaten – oder auch weitere Informationen z.B. über den Montagefortschritt – sind für weitere Parteien in der Lieferkette von praktischem Interesse. Grundsätzlich gilt es aber, keine Produktionsdaten zu veröffentlichen oder diese für jedermann frei zugänglich zu machen. Produzierende Unternehmen haben ein hohes Schutzbedürfnis für alle produktionsbezogenen Daten.

Auf Basis der ARXUM ® Suite können Qualitätsdaten der Nietprozesse für unterschiedliche Kunden und Partner in der Lieferkette zugänglich gemacht werden. Dabei wurden auf der Blockchain für jeden Partner eigene und spezifische Zugangsregeln definiert. Die Daten selbst jedoch bleiben sicher verwahrt im Datensilo hinter der Firewall des produzierenden Unternehmens.

Der Eigentümer der Daten entscheidet über deren Verfügbarkeit

Möchte nun ein Kunde (z.B. der OEM oder die Fluggesellschaft) konkrete Nachweise über die Qualität gelieferter Komponenten, über den aktuellen Fertigungsfortschritt oder Zugriff auf Dokumentation, können diese direkt aus der Datenbank des Zulieferers abgefragt werden. Die Überprüfung der Zugangsbedingungen übernimmt ein Smart Contract auf der Blockchain. Sowohl die Zugangsberechtigung als auch weitere Bedingungen können sicher auf der Blockchain definiert werden. 

Die Übertragung der Daten selbst erfolgt über einen direkt Kanal zum Anfragenden. Während die Daten selbst nie auf der Blockchain landen, werden alle Zugriffe darauf in der Blockchain unverfälschbar dokumentiert. 

Der Dateninhaber hat mit der ARXUM ® Suite als einziger den Schlüssel um die Zugangsregeln festzulegen und zu ändern, z.B. die Anzahl der Zugriffe pro Monat, Detailtiefe oder den Zugriff nur auf Produktdaten, deren Seriennummern auch an den entsprechenden Kunden geliefert wurden. Im vorliegenden Fall kann der Kunde z.B. detaillierte Qualitätsinformationen von einem Anteil aller Vernietungen von ggf. sicherheitskritischen Bauteilen abfragen. Weitere Datenzugriffe aus dem gesamten Produktionsprozess sind möglich und erlauben eine durchgehende Digitalisierung zur Reduktion von manuellem Administrationsaufwand, zur Erhöhung der Produktsicherheit und zur Effizienzsteigerung der Zulieferprozesse.

Die ARXUM ® Suite schafft Transparenz entlang der gesamten Lieferkette während alle Dateninhaber die Regeln des Austauschs für ihre eigenen Daten festlegen!

Über das ZeMA
Das Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik gGmbH (ZeMA) betreibt anwendungsorientierte Forschung und industrienahe Entwicklung in den Bereichen Sensorik und Aktorik, Fertigungs- sowie Montageverfahren und deren Automatisierung. Es bietet ein breites Forschungsspektrum mit dem Ziel der Industrialisierung und des Transfers von Forschungs- und Entwicklungsergebnissen in die Industrie und auf den betrieblichen Hallenboden. www.zema.de 

Über ARXUM
ARXUM, ansässig in Kaiserslautern, Deutschland, ist ein innovatives Startup, das die Blockchaintechnologie ausschließlich im Produktionsumfeld zum Einsatz bringt und Supply Chain Management Prozesse revolutioniert. ARXUM macht Produkt- und Produktionsdaten weiteren Partnern in der Lieferkette zugänglich und ermöglicht dem Dateneigentümer die vollständige Kontrolle via Blockhain. Dadurch werden Prozesse vollständig automatisiert, manuelle Aufwände entfallen und durch die entstehende Transparenz werden Prozesse effizient beschleunigt. www.arxum.com 

Quellen:
Masiak, Tobias; Müller, Rainer; Vette-Steinkamp, Matthias; Duppe, Benjamin; Schulz, Albert: Intelligent Real Time Inspection of Rivet Quality supported by Human-Robot-Collaboration. SAE Technical Paper, 2019, DOI: doi.org/10.4271/2019-01-1886.

Masiak, Tobias; Müller, Rainer; Vette-Steinkamp, Matthias; Blockchain-basierte Qualitätsdokumentation befähigt eine Mensch-Roboter-Kollaboration in der Flugzeugproduktion, handling, Darmstadt, WEKA BUSINESS MEDIEN GmbH, 2019, URL: https://www.handling.de/industriekommunikation/dokumentation-mit-ki-in-der-flugzeugproduktion.htm.