AeroDef 董事会内部的智能制造预测
随着越来越多的公司采用自动化、人工智能和机器人技术，智能制造正在改变 A&D 制造。一些制造商还专注于消除所谓的自动化孤岛并将技术集成到整个流程中。但即使制造商采用了最新的数字技术，许多制造商仍然专注于开发新材料，这是正确的。用于高超声速的复合材料和材料仍然至关重要。同样重要的是：确保强大的人才管道和/或部署可以缓解工人短缺挑战的技术。
随着我们都努力摆脱大流行，制造商经理和工人对使用远程技术充满信心；挑战将是平衡远程工作和面对面工作。在这里，我们为 SME 的 AeroDef 活动提供执行委员会成员的访问权限。我们要求他们提供 A&D 公司董事会讨论的例子。
底线：现在是参与 A&D 制造的最佳时机。
JR Automation 业务发展副总裁 Bill Bigot
大流行带来了哪些教训、挑战和改进？
谁知道接下来会不会是大流行？任何导致资源过度缺乏或无法适当配备资源的事件都是一项挑战。我们正在通过严格的流程来验证人们是否擅长在家工作。不幸的是，对于制造来说，我们几乎所有的流程都需要在建筑物内完成。我们在审查正在发生的事情并思考如何与更少的人相处方面做得很好。
航空航天业面临哪些挑战？
它正在提高产量，但可能没有相同数量的工人，或者这些工人的技能在失业时可能会大大降低。愿意担任这些职位的人越来越少。
制造商难以满足他们认为即将到来的需求。他们还必须想办法保持社交距离。十八个月前，制造商可能在一个小牢房里有六个人。现在你不能这样做了。
您必须找到方法来支持人们并帮助他们通过更少的工作和更少的互动来提高工作效率。
我们应对这一挑战的方式是使用大量机器人和自动输送系统。过去，可能有人走过来抢了一部分。现在这项工作可以通过传送系统来完成。
我们看到越来越多的协作机器人（cobots）在工厂与人类一起工作。大流行加速了以更低成本生产更多产品的趋势。我们不是要消除工作岗位，而是要增加工作岗位并使人们从事工作的效率更高。
航空航天领域有哪些机会？
机器也变得越来越智能，能够监控自己的维护需求，而不是人类观察机器的健康状况。机器让你知道，“我需要在接下来的两周内进行一些维护。”然后，您可以在方便的时间安排维护，而不是刚刚发生并且线路中断。
您认为大流行的另一端会发生什么？
COVID确实震撼了整个制造业。不幸的是，一场大流行将其中一些事情带到了最前沿。
制造商现在正在密切关注产品通过工厂的路径布局——它有多少人际互动？它引起了工程界的广泛关注。
这已经讨论了很多年，但 COVID 把它带到了最前沿。突然之间，制造商开始看到他们的流程中的不一致和困难像拇指一样突出。
自动化在哪些方面获得了更多关注？
对于 Tier 3 制造商来说，自动化绝对是有帮助的；我们在一级供应商中看到的较少。第 2 层绝对是最佳选择。
当您拥有高通量、高产量、大量变体以及时间和质量方面的大量潜在可变性时，自动化真的会大放异彩。
零件越大，它们的变体就越少。二级制造商生产大量较小的零件，数量高达数十万。
波音 737 中有超过 25,000 个螺母板。每个螺母板需要 3 分钟半到 6 分钟才能装上。将螺母板放在飞机上需要花费大量时间。
我公司正专注于在 20 到 30 秒内安装螺母板的产品。
人类引入制造业的其中一件事是产量的可变性。工人 A 每天可以生产 2,000 个零件，而工人 B 只能生产 1,500 个。
人类还有早休、午休和 PTO 日。机器人不具备这些特征。
人类参与该过程仍然至关重要。人类可以监督自动化并提高质量。
航空航天国防制造自动化的下一步是什么？
众所周知，飞机制造过程是手动的。然后，人们说，“我们应该自动化”，他们建立了一个自动化单元作为一个独立的单元。该单元之前和之后的其他过程仍然是手动的。随着时间的推移，另外三个或四个单元从手动转换为自动化。现在，我们总是从一个单元移动到另一个单元，每个单元都是独立设计的。
现在，制造商正在研究如何设计组件和制造过程，以便自动化贯穿整个过程。制造商也在努力设计智能工装夹具，以适应工艺中的多个步骤，并在装配过程中随零件移动。
例如，现在，货舱门可能会在每个单元的工装夹具中进出。每次您必须通过将零件移入和移出工具夹具来触摸该零件时，损坏的风险都会增加。然而，智能单元在一个单元中做四件事。以前，工人们只了解他们牢房中的一项任务。如果他们的一位同事请病假，那么那个人在其他牢房中的表现就不会很好。通过打破自动化孤岛，您可以拥有更灵活的劳动力。如果一个人知道如何管理一个单元，并且那个单元运行三件事，那么现在这个人的技能已经提高了。他们有能力更灵活地处理制造过程的更多部分。
空军研究实验室结构技术部门负责人约翰·拉塞尔
大流行带来了哪些经验教训、挑战和改进？
大流行的第一个月是不稳定的。我们的 IT 基础设施尚未适应处理负载。在第一个月，我们的 IT 人员添加了工具——Microsoft Teams，一个 Zoom 政府账户——让我们能够在家中在空军网络上工作。
我们的员工在家中处理工作的能力给我留下了深刻的印象。由于我们已经掌握了在这种环境中工作的所有协议，我们正在接近正常。
我最担心的是缺乏随机的走廊对话以及缺乏与外部合作伙伴的会议。我真的希望我们能够再次开始旅行。能够参加会议并与行业合作伙伴会面将大大有助于了解制造业面临的需求。
航空航天业面临哪些挑战？
三十年前，复合材料是热门话题。今天它是人工智能，量子计算，在技术领域命名你的流行词。这就是人们所在并且应该进行投资的地方。
但我们的工作是继续关注材料和制造。我们仍将驾驶飞机并尽最大努力使结构更轻、更远并承载更多有效载荷。复合材料仍然很重要。人们看到了 787 中使用的复合材料的成功（按重量计算，复合材料占 50%）。总是需要改进结构。
航空航天领域的机会在哪里？
目前，空军有许多昂贵的飞机，价值数十亿美元，如果被击落就很难更换。我们正在考虑一种颠覆成本等式的新型飞机。可磨损的飞机（通常描述为可消耗性和显着减少飞行时间而设计的无人驾驶飞机的术语）以长期使用换取大幅降低的成本。我们正在研究来自汽车和海洋领域的技术，看看我们是否可以在航空航天领域使用这些工艺。可磨损的飞机成本更低，设计飞行时间更少，并且易于更换。一个例子是无人驾驶的 XQ-58A Valkyrie 演示器。另一个是波音忠诚僚机。如果它们被击落或损坏，它们很容易更换。我们可以忍受损耗，只是建造更多。这个新概念打开了思考如何设计飞机的新方式的大门。我们将需要重新考虑基于仅基于数千小时有效载荷而不是年复一年设计飞机的认证过程。如果一架飞机要飞行 40,000 小时，疲劳将是一个问题。如果只飞行 2,000 小时，您可能不必担心飞机会疲劳。对于低飞行小时的飞机，飞机认证计划可以更加灵活。
还有哪些其他变革性和颠覆性技术发展？
拓扑优化（设计零件以仅将承重材料放置在将承载负载的位置）的应用正在扩展。过去，拓扑优化主要集中在小零件上。我们正在采用这个概念并将其扩展到整个飞机。如果做得正确，这有可能显着降低飞机的结构重量。我们仍然需要弄清楚如何采用这些不同的结构布局，并将它们与飞机的实际布局结合起来。这个概念还需要可制造：挑战在于如何将这个想法整合到真正的飞机设计中。
您认为大流行的另一端会发生什么？
我自己的劳动力很可能是办公室和远程工作的混合体。如果有人可以在家工作，我们可以像对待成年人一样对待他们，只有在他们的电脑出现问题时才让他们进来。商务旅行的增长将缓慢，部分原因是视频工具要好得多，也因为会有优先考虑任务关键型旅行的指导。我们可能要到 2022 年的某个时候才能看到会议满负荷回归。如果您的行业合作伙伴仍在家里工作，那么旅行就没有意义了。
在航空航天和国防制造的哪些部分，自动化越来越受到关注？
将有更多的飞机在生产中，人们将相互争斗以使熟练的劳动力来到他们的设施。制造商将考虑如何更有效地使用机器人。
Mick Maher，Maher &Associates 总裁，曾任职于 DARPA 和美国陆军研究实验室
大流行带来了哪些教训、挑战和改进？
挑战之一是在所有工作和视频会议平台（Zoom、Teams、Webex、BlueJeans、Google Meet、Go-to-Meeting）上使用所有会议软件跟踪政府的发展方向并努力跟上.大流行刚开始时，人们对它将对我们的业务产生什么影响进行了争夺。我们寻找新的领域来参与。我们关注的一个领域是专家证人/咨询工作，以补充我们的先进材料和制造业务。我们很早就采取了激烈的措施。从 2020 年 3 月开始，我们大力推动进入不同的相邻领域。我们扩展到管理咨询、装甲性能、测试计划、提案开发和帮助初创公司。在前几年，我们经历了 15% 的增长。在大流行期间，由于恐慌并扩大了我们工作的市场，我们增长了 30%。如果没有这种扩张，我们的收入可能会减少 10-20%。事实上，我们业务的传统咨询领域确实倒退了 10%。
航空航天业面临哪些挑战？
让人们回到物理工作空间。在大流行开始时，每个人都在争先恐后地想办法远程工作。人们习惯了每天在家工作 16 小时，到了大流行中期，公司似乎看到了生产力的好处。接近尾声时，人们开始有点精疲力竭。当我们尝试重返工作岗位时，我认为人们会更喜欢一种混合方法，其中包含一些远程和一些办公室时间。但你必须以公平的方式去做。有些工作必须亲自到场。对于那些没有在家工作的灵活性的人来说，也许是通过减少工作周的形式来补偿，从 40 小时改为 35 小时。此外，进入劳动力市场的年轻人尤其受到挑战，因为他们没有获得指导的机会。
展望未来，该行业将面临寻找所需人才的挑战。我知道很多学生休学一年。再加上那些已经在财务上陷入困境的大学，我们有一整个班，可能有几个班，那里的教育经验和研究机会已经减少。我们已经知道，即使我们已经摆脱了大流行，规模较大的学校的入学率也在下降。
在航空航天和国防制造的哪些部分，自动化越来越受到关注？
虽然事情进展缓慢，但许多工厂进行了改造。您的生产线出现故障：这是对其进行改造的绝佳机会，而不是在生产运行时尝试改造生产线。制造商预计劳动力技能差距，利用自动化将有助于弥合差距。
航空/国防制造需要在哪些方面变得更加敏捷？
测试、认证和质量政策。它们非常受流程驱动，通常处于最后阶段——在设计或组件产生所有成本之后。
制造业的前端在加快建造速度和响应变化方面做得非常出色。当您到达最后的测试和质量保证时，您还没有看到流程开始和中间存在的效率。测试社区刚刚开始利用有助于提高吞吐量和降低成本的计算工具、模型和模拟。
您认为大流行的另一端会发生什么？
随着我们摆脱大流行，我认为我们已准备好实现更大的增长。推动增长的因素有很多，包括政府政策。我担心的是，根据通过的政策，增长可能会受到阻碍。税收政策将成为一个问题。我担心通货膨胀会影响业务的发展。我们引进新人的方式会改变吗？是否会对企业施加限制我们运作能力的法规？
Leslie Cohen，在航空航天领域使用复合材料的领导者，现为 Maher &Associates 的高级顾问，曾在 McDonnell Douglas 和 HITCO 任职。
大流行带来了哪些教训/挑战/改进？
许多公司继续减少工作周数并关闭。对于试图交付硬件的一级供应商和原始设备制造商来说，这是供应链中一个持续存在的问题。既然我们正在重新出现并缓慢地恢复工作，那么启动就会出现问题。我们必须以认识到这一点的方式设置我们的构建速率。这几乎就像写你的第一篇文章一样。我们还必须认识到，我们的许多供应商都倒闭了，因为他们无法在业务很少或没有业务的情况下生存下来的经济现实中生存下来。我们将有一个被损坏的供应链。其他挑战包括在增材制造中需要更好的弹性材料和密封件，需要更快速固化的薄膜和/或耐飞机流体的压敏粘合剂，以及更好地粘合到清洁的表面、高温耐磨涂层和涂层耐非有机硅基二甘醇单甲醚（DiEGME）。
航空航天领域的机会在哪里？
涉及高超音速的材料。我们需要确保我们能够拦截来自其他国家的高超音速威胁并杀死/拦截/摧毁这些威胁。这些威胁可能会以 5 马赫的速度向我们袭来。由于这些速度，我们需要开发更多能够在更高温度和压力下保持在一起的材料。我们有很多材料可供选择，直到我们达到 2,500 F。然后它会受到更多限制，直到 5,000 F。我们需要更加努力地开发材料技术以应对更高的温度。我们需要投资超高温陶瓷。但能做到这一点的公司并不多。
其他机会包括用于减少接触劳动和制造可变性的真空袋装、用于加热复杂部件的高压釜外加热、用于提高生产力的自动化胶带和纤维铺放机，以及包括数字检测在内的虚拟工厂技术。
航空航天和国防制造需要在哪些方面变得更加敏捷？
在保持质量保证的同时缩短检查时间。检查军用飞机的高性能机翼可能需要 2 级技术人员 8 到 10 个小时，而 3 级技术人员需要 8 到 10 个小时来解释结果。您正在处理 5% 的成本。联邦政府正在投资技术进行自动缺陷识别。德克萨斯州的一家公司 TRI-Austin 正在开发能够在 10 到 12 分钟内检查飞机机翼的软件建模。在一项涉及 160 个机翼的测试中，建模软件在 5 到 10 分钟内检查了一个机翼。数字双胞胎得出的结论是，大部分机翼都很好，但在右上角发现了一个超出其能力范围的问题，并建议 3 级技术人员检查该问题。结果与人工检查相同，但缩短了 80% 的时间。这将成本降低了一半。
Kelly Dodds，雷神航天和机载系统先进制造技术总监
大流行带来了哪些经验教训、挑战和改进？
大流行来袭时，我们正在完成与联合技术公司的合并，而我正处于领导地位。
我观察到的令人难以置信。作为一个行业，我们以令人难以置信的方式进行了调整，以在 COVID 期间保持生产力和为客户提供产出。借助在大流行期间学到的新工具、新效率和新方法，行业现在正在加速走出大流行的深渊。
我们开发了新技术、新工艺和新程序。我们已经通过远程工作和应对 COVID 改变了未来的工作方式。我们被推入 Zoom 世界。
业界想出了如何通过温度扫描和社交距离等程序来应对 COVID。由 COVID 推动的灵活工作模式将使航空航天业能够利用以前无法获得的地域更多样化的人才库，并为我们现有的许多员工提供他们所需的灵活性，以更好地开展他们的工作/生活活动。
航空航天和国防领域的机会在哪里？
创新和打造产品以满足客户需求的步伐正在加快。
在国防方面，我认为我们正在加快创新和部署产品的步伐，以确保我们以相关的速度为客户提供能力。
在我从事航空航天和国防行业的 20 年中，我从未见过如此专注于推进我们设计、开发和制造产品的方式。
这一变化是为了满足我们客户的需求，以及竞争效率和股东价值。
工程的数字化转型以及工业 4.0 的数字化和自动化方面正在改变产品的设计方式以及向原型设计和制造过渡的方式。
航空航天和国防工业面临哪些挑战？
由于我的重点是工业 4.0 和先进制造，我会说制造技术领域人才的管道和发展是一项关键的努力，我们都应该团结起来。
如何培养下一代制造技术和工程人才？
我们正在努力开发人才管道，以便在未来 5 年、10 年、20 年后，除了在工厂培养一线技能外，我们还拥有强大的制造科学和工程管道。
创新和变革不是来自机器，而是来自机器。它来自人。
网络安全是另一个挑战。每当你提到数字这个词时，你最好提到网络安全这个词。
每个设备创建的攻击面以及连接设备的快速增长和实施都构成了挑战。
我们需要强大的网络安全来保护关键要素，还需要网络安全技术、架构、人员流程和方法，以实现快速创新和时间实现价值。
公司必须同时能够利用联网设备、快速行动并保持受到保护。
正在进行哪些变革性/颠覆性的发展？
五年前，当我在先进制造领域任职时，数字工程、数字线程和工业 4.0 是技术专家对话边缘的热门流行语。
今天我们有一个名为工业 4.0 的企业组织。
数字化进步的速度已经很快。新冠疫情和新的工作环境将改变社交和交流网络的性质——有些是创造的，有些是消失的，有些是加强的。
重要的是要利用技术方法和工具以及人类/社会考虑因素，利用增强创新的好处，同时最大限度地减少创新的不利因素。
哪些领域正在变得敏捷和灵活，哪些领域需要变得更加灵活？
一旦我们连接了制造设备并且它们很容易安全连接，我们就必须让工厂车间成为一个智能生态系统——拥有易于连接的网络安全设备，比如你的智能家居，但要安全得多——这样它就不是一个完成所有自定义实施工作的利基技能。
我们需要让工业 4.0 的创新能力民主化。
您认为大流行动荡的另一端会发生什么？
我们以更加多样化的工作环境和新的协作工具集重新进入新常态，并通过这些新工具、效率和方法加速走出疫情，以满足市场需求。
在航空航天和国防制造的哪些部分，自动化越来越受到关注？
工业 4.0 和数字工程与精益制造等成熟的制造理念和技术相结合，正在改变制造格局。
工厂车间已成为一个网络物理系统：没有数字就很难讨论物理，反之亦然。随着定制自动化成本的下降和设计这些解决方案的能力迅速提高，我们将看到越来越多的实施在以前不会产生投资回报的领域，因此尚未考虑数字或物理自动化。
最后有什么想法吗？
在我的一生中，我从未见过比从事航空航天国防制造工作更好的时机。技术、产品、新人才管道、需求和专注于创造独特的制造专业知识的结合。回溯20多年，到我上学的时候，大多数学生都知道的学科是典型的机电工程。现在有很多与制造相关的 STEM 项目，而且这个名单还在不断增加。这种增长对于支持制造业的未来至关重要。所有这些程序都已经发展并变得更加复杂和可见。课程的一个关键发展是采用多学科方法，关注数字、电气、物理、控制和机器人技术，所有这些都在构建材料（制造材料）的背景下进行。
自动化控制系统