Производство самолетов находится на пороге глубочайшей трансформации со времен зарождения авиации. Конвейер, более века являвшийся основой промышленного производства, готовится уступить место гораздо более эффективной и экономичной альтернативе — роевой робототехнике.
Роевая робототехника-это производственная система, в которой автономные роботы действуют с «общим сознанием», управляемым генеративным искусственным интеллектом, или «genAI», чтобы самостоятельно программировать крупномасштабный производственный процесс.
Конвейерная Система, изобретенная Рэнсоном Олдсом в 1901 году и усовершенствованная Генри Фордом в 1913 году для серийного производства автомобилей, доминировала в отрасли. Однако роевая робототехника способна радикально изменить способ создания больших и сложных конструкций, таких как самолеты и аэрокосмические системы. Использование роботов, координируемых искусственным интеллектом, может обеспечить более быстрое и дешевое производство, повышая точность и уровень безопасности.
Восхождение по лестнице робототехники и ИИ к роевым системам
Программирование роботов с использованием традиционного кодирования, каким бы сложным оно ни было, не является искусственным интеллектом. Это просто компьютерное управление автоматическими машинами. Несмотря на пользу, это лишь первая ступень лестницы ИИ, которую условно можно обозначить как» уровень 1 » в роботизированном программировании.
Следующая ступень-это» настоящий «ИИ, или» Уровень 2» робототехнического программирования, который позволяет машинам обрабатывать данные, делать прогнозы и помогать в принятии решений. Когда такое программирование используется для управления машиной, оно применяет систему, позволяющую учиться, понимать и решать проблемы для конкретной деятельности или задачи.
Эта форма автоматизации широко используется в настоящее время в области контроля качества, логистики и прогнозного обслуживания, но остается реактивной. Высокоскоростная компьютерная обработка и аналитика данных позволяют выполнять повторяющиеся задачи, формировать прогнозы и давать ответы на сложные вопросы, которые человек без помощи не смог бы решить.
Вместо этого genAI, или «Уровень 3» робототехнического программирования, позволяет роботам учиться самостоятельно на основе огромных объемов данных, распознавать закономерности, оптимизировать процессы и автономно совершенствовать свою работу — без прямого человеческого программирования. Этот переход от алгоритмов, определяемых человеком, к самоэволюционному ИИ может сделать роевую робототехнику способной к невидимым уровням точности, адаптивности и эффективности.
Большинство людей знакомы с ChatGPT, который применяет модели genAI для обработки колоссальных массивов интернет-данных и создания высококачественных текстов, изображений и другого человеческого контента в ответ на запрос пользователя. Роевая робототехника применит тот же принцип в производстве, позволяя промышленным автоматизированным системам координировать действия, общаться и адаптировать свои процессы в реальном времени.
Термин «роевая робототехника», упомянутый в патенте США № 12,234,035, означает применение genAI для создания самообучающегося общего сознания между двумя или более взаимосвязанными автономными мобильными роботами (AMR) и промышленными роботизированными манипуляторами, которые взаимодействуют друг с другом и реагируют на окружающую среду. Такие рои роботов будут использоваться для производства крупных физических конструкций, таких как самолеты или космические аппараты, без перемещения конструкции во время производства и при минимальном количестве операторов, осуществляющих только надзор.
Это полностью устраняет необходимость в конвейере.
Скорость и точность, которых можно достичь благодаря непрерывной работе роевых роботов 24 часа в сутки, обеспечат колоссальную экономию времени и средств. В то же время роевая робототехника может обеспечить более высокий уровень точности при изготовлении уже существующих моделей самолетов, устраняя человеческие ошибки, вызванные усталостью, невнимательностью на производстве или несоблюдением чертежей. Также она может исключить ошибки из-за халатности, например, случаи ненадлежащего крепления дверей самолета.
Появление роевой робототехники представляет собой еще большую трансформацию производственных технологий, чем та, которую пережила Англия, а затем и весь мир, когда во время Первой промышленной революции машины начали заменять человеческий труд.
Производство самолетов и столетие перемен
Первые самолеты, в том числе Wright Flyer (1903), производились вручную мастерами в небольших мастерских. С началом Первой мировой войны спрос на военные самолеты резко вырос. Для удовлетворения потребностей производства в США, Великобритании, Франции и Германии начали экспериментировать с конвейерными методами.
После того, как Генри Форд усовершенствовал подвижный автомобильный конвейер на своем заводе в Хайленд-Парке (1913), другие отрасли промышленности обратили внимание на эту новаторскую технику. В этот период авиационная промышленность начала осознавать, что использование конвейера позволяет резко увеличить объемы производства самолетов и одновременно снизить их стоимость.
Curtiss JN — 4» Jenny » — один из самых массовых самолетов Первой мировой войны-был построен с использованием ранних принципов конвейерного производства, хотя труд оставался в значительной степени ручным.
Еще до Второй мировой войны конвейеры начали обеспечивать производство самолетов во все большем масштабе по всему миру. Подразделение Ford’s Stout Metal Airplane (1925) одним из первых применило подвижной авиационный конвейер для производства Ford Trimotor, использовав опыт автомобильной промышленности.
Douglas Aircraft Co. (основана в 1921 г.) и Boeing (основана в 1916 г.) усовершенствовали модульное субсборное производство, разделив самолет на большие секции — фюзеляж, крылья и хвостовую часть — для параллельного строительства, которое завершалось финальной интеграцией.
Без этой технологии можно было бы утверждать, что ход Второй мировой войны мог быть другим. Завод Ford Willow Run (1941) стал прорывом — он был способен выпускать один бомбардировщик B-24 каждый час благодаря конвейеру, вдохновленному автомобильным производством.
В то же время Boeing, Lockheed и Douglas в огромных масштабах наращивали производство самолетов на основе конвейерной модели, создавая легендарные самолеты, такие как B-17 Flying Fortress, P-51 Mustang и C-47 Skytrain.
В общей сложности авиационная промышленность США произвела более 300 000 самолетов в годы Второй мировой войны, что было бы невозможно без конвейеров. Именно им обязаны тем, что авиапроизводство получило возможность масштабироваться до невиданных ранее уровней.
Однако, несмотря на революционность конвейеров в середине ХХ века, они были созданы для эпохи, когда самолеты были проще, меньше и производились в больших объемах.
Авиастроение эволюционировало, а модель конвейера осталась неизменной. Современные самолеты стали больше, сложнее и производятся в меньших объемах, что делает жесткие линейные методы все менее эффективными.
Роевая робототехника способна преодолеть ограничения производства
Ограничения традиционных конвейеров-огромные площади заводов, высокая стоимость инфраструктуры и неспособность адаптироваться к современным аэрокосмическим материалам — стали тормозом прогресса. Конвейеры требуют больших производственных площадей, колоссальных капиталовложений и испытывают трудности с интеграцией новых материалов и технологий. Эти проблемы только возрастают с развитием сложности авиационных конструкций и фрагментацией цепочек поставок.
Чтобы соответствовать требованиям аэрокосмической отрасли XXI века, нужна новая технология, которая устранит эти неэффективности-адаптивная, интеллектуальная и способная собирать самолеты быстрее, дешевле и точнее. Это решение-роевая робототехника. Производители самолетов, которые первыми применят этот новый метод, получат огромное конкурентное преимущество над теми, кто будет медлить с внедрением.
Новая эпоха несет огромный потенциал. Роевая робототехника может изменить не только производственные процессы, но и социально-экономический ландшафт отрасли.
По материалам: Ринальдо Брутоко
