Виробництво літаків перебуває на порозі найглибшої трансформації від часів зародження авіації. Конвеєр, що понад століття був основою промислового виробництва, готується поступитися місцем набагато ефективнішій та економнішій альтернативі — ройовій робототехніці.
Ройова робототехніка — це виробнича система, у якій автономні роботи діють із «спільною свідомістю», керованою генеративним штучним інтелектом, або «genAI», щоб самостійно програмувати великомасштабний виробничий процес.
Система конвеєра, винайдена Ренсоном Олдсом у 1901 році та вдосконалена Генрі Фордом у 1913 році для серійного виробництва автомобілів, домінувала у промисловості. Однак ройова робототехніка здатна докорінно змінити спосіб створення великих і складних конструкцій, таких як літаки та аерокосмічні системи. Використання роботів, що координуються штучним інтелектом, може забезпечити швидше й дешевше виробництво, підвищуючи точність і рівень безпеки.
Сходження сходами робототехніки та ШІ до ройових систем
Програмування роботів за допомогою традиційного кодування, яким би складним воно не було, не є штучним інтелектом. Це лише комп’ютерне керування автоматизованими машинами. Попри користь, це лише перший щабель сходів ШІ, який умовно можна позначити як «Рівень 1» у робототехнічному програмуванні.
Наступний щабель — це «справжній» ШІ, або «Рівень 2» робототехнічного програмування, який дозволяє машинам обробляти дані, робити прогнози й допомагати у прийнятті рішень. Коли таке програмування використовується для керування машиною, воно застосовує систему, що дає можливість навчатися, розуміти та вирішувати проблеми для конкретної діяльності чи завдання.
Ця форма автоматизації широко використовується нині у сфері контролю якості, логістики та прогнозного обслуговування, але залишається реактивною. Високошвидкісна комп’ютерна обробка та аналітика даних дозволяють виконувати повторювані завдання, формувати прогнози й давати відповіді на складні питання, які людина без допомоги не змогла б вирішити.
Натомість genAI, або «Рівень 3» робототехнічного програмування, дозволяє роботам навчатися самостійно на основі величезних обсягів даних, розпізнавати закономірності, оптимізувати процеси й автономно вдосконалювати свою роботу — без прямого людського програмування. Цей перехід від алгоритмів, визначених людиною, до самоеволюційного ШІ може зробити ройову робототехніку здатною до небачених рівнів точності, адаптивності та ефективності.
Більшість людей знайомі з ChatGPT, який застосовує моделі genAI для обробки колосальних масивів інтернет-даних і створення високоякісних текстів, зображень та іншого контенту, схожого на людський, у відповідь на запит користувача. Ройова робототехніка застосує той самий принцип у виробництві, дозволяючи промисловим автоматизованим системам координувати дії, спілкуватися й адаптувати свої процеси у реальному часі.
Термін «ройова робототехніка», згаданий у патенті США № 12,234,035, означає застосування genAI для створення самонавчальної спільної свідомості між двома або більше взаємопов’язаними автономними мобільними роботами (AMR) та промисловими роботизованими маніпуляторами, які взаємодіють один з одним і реагують на середовище. Такі рої роботів будуть використовуватися для виробництва великих фізичних конструкцій, як-от літаки чи космічні апарати, без переміщення конструкції під час виробництва й за мінімальної кількості операторів, які здійснюють лише нагляд.
Це повністю усуває потребу в конвеєрі.
Швидкість і точність, яких можна досягти завдяки безперервній роботі ройових роботів 24 години на добу, забезпечать колосальну економію часу й коштів. Водночас ройова робототехніка може забезпечити вищий рівень точності під час виготовлення вже існуючих моделей літаків, усуваючи людські помилки, спричинені втомою, неуважністю на виробництві чи недотриманням креслень. Також вона може виключити помилки через недбалість, наприклад, випадки неналежного кріплення дверей літака.
Поява ройової робототехніки становить ще більшу трансформацію виробничих технологій, ніж та, яку пережила Англія, а потім і весь світ, коли під час Першої промислової революції машини почали замінювати людську працю.
Виробництво літаків і сторіччя змін
Перші літаки, включно з Wright Flyer (1903), виготовлялися вручну майстрами у невеликих майстернях. З початком Першої світової війни попит на військові літаки різко зріс. Для задоволення потреб виробництва в США, Великій Британії, Франції та Німеччині почали експериментувати з конвеєрними методами.
Після того як Генрі Форд удосконалив рухомий автомобільний конвеєр у своєму заводі Highland Park (1913), інші галузі звернули увагу на цю новаторську техніку. У цей період авіаційна промисловість почала усвідомлювати, що використання конвеєра дозволяє різко збільшити обсяги виробництва літаків і водночас знизити їхню вартість.
Curtiss JN-4 «Jenny» — один із найбільш масових літаків Першої світової війни — будувався із застосуванням ранніх принципів конвеєрного виробництва, хоча праця залишалася значною мірою ручною.
Ще до Другої світової війни конвеєри почали забезпечувати виробництво літаків у дедалі більших масштабах по всьому світу. Підрозділ Ford’s Stout Metal Airplane (1925) одним із перших застосував рухомий авіаційний конвеєр для виробництва Ford Trimotor, використавши досвід автомобільної промисловості.
Douglas Aircraft Co. (заснована 1921) та Boeing (заснована 1916) вдосконалили модульне субзбірне виробництво, розділивши літак на великі секції — фюзеляж, крила та хвостову частину — для паралельного будівництва, яке завершувалося фінальною інтеграцією.
Без цієї технології можна було б стверджувати, що перебіг Другої світової війни міг бути іншим. Завод Ford Willow Run (1941) став проривом — він був здатен випускати один бомбардувальник B-24 щогодини завдяки конвеєру, натхненному автомобільним виробництвом.
У цей же час Boeing, Lockheed та Douglas у величезних масштабах нарощували виробництво літаків на основі конвеєрної моделі, створюючи легендарні літаки, як-от B-17 Flying Fortress, P-51 Mustang та C-47 Skytrain.
Загалом авіаційна промисловість США виготовила понад 300 000 літаків у роки Другої світової війни, що було б неможливо без конвеєрів. Саме їм завдячуємо тим, що авіавиробництво отримало можливість масштабуватися до небачених раніше рівнів.
Однак, попри революційність конвеєрів у середині ХХ століття, вони були створені для епохи, коли літаки були простішими, меншими та вироблялися у великих обсягах.
Авіавиробництво еволюціонувало, а модель конвеєра залишилася незмінною. Сучасні літаки стали більшими, складнішими та виробляються у менших обсягах, що робить жорсткі лінійні методи дедалі менш ефективними.
Ройова робототехніка здатна подолати обмеження виробництва
Обмеження традиційних конвеєрів — величезні площі заводів, висока вартість інфраструктури й нездатність адаптуватися до сучасних аерокосмічних матеріалів — стали гальмом прогресу. Конвеєри потребують великих виробничих площ, колосальних капіталовкладень і мають труднощі з інтеграцією нових матеріалів та технологій. Ці проблеми лише зростають із розвитком складності авіаційних конструкцій і фрагментацією ланцюгів постачання.
Щоб відповідати вимогам аерокосмічної галузі XXI століття, потрібна нова технологія, яка усуне ці неефективності — адаптивна, інтелектуальна й здатна збирати літаки швидше, дешевше та точніше. Це рішення — ройова робототехніка. Виробники літаків, які першими застосують цей новий метод, отримають величезну конкурентну перевагу над тими, хто зволікатиме з упровадженням.
Нова епоха несе величезний потенціал. Ройова робототехніка може змінити не лише виробничі процеси, але й соціально-економічний ландшафт галузі.
За матеріалами: Rinaldo Brutoco
