航空機製造業界が「インダストリー4.0」と出会うとき、3Dプリント技術は非常に重要な役割を果たすだろう

この投稿は、Little Soft Bear によって 2017-8-9 11:30 に最後に編集されました。

2015年の「両会」において、李克強首相は政府活動報告の中で、「中国製造2025」を実施し、イノベーション主導、インテリジェント化、基盤強化、グリーン開発を堅持し、製造大国から製造強国への転換を加速すべきであると提言した。「中国製造2025」で明確に指摘された10の重点発展分野の一つとして、航空機製造業界は現在、産業発展の大きな変化の時期にある。

「インダストリー4.0」と「スマート製造」をテーマにした民間航空産業フォーラムと第6回航空製造シリーズフォーラムでは、国内外の航空機設計・製造分野の専門家、学者、ビジネスリーダー150名以上がセミナーに参加しました。会議では、参加者の間で我が国の民間航空機製造業の発展状況、困難と課題、世界の航空産業の発展の特徴と動向などについて白熱した議論が交わされました。

「インダストリー4.0」の時代において、 「工業は再び世界経済の安定と発展の原動力になりつつある」。フォーラムの冒頭、国務院発展研究センター産業経済部の王忠紅研究員が「経済の新常態下における中国のハイエンド設備製造業の発展特徴」と題した基調講演を行った。同氏は、ハイテク主導のハイエンド装備製造業はバリューチェーンのハイエンドに位置し、産業チェーンの中核を成す部分であり、産業のモデルチェンジとグレードアップを推進する原動力であると指摘した。工業情報化部の関連計画によると、2015年までに我が国のハイエンド装備製造業の売上高は6兆元を超え、装備製造業に占める割合は15％に増加し、2020年までにこの割合は25％に増加し、国民経済の柱となる産業となる。「戦略的新興産業の育成と発展の加速に関する国務院の決定」によると、航空装備、衛星と応用、鉄道輸送装備、海洋工学装備、インテリジェント製造装備など5つの主要分野が、現段階で我が国のハイエンド装備製造産業の発展の重要な方向となっている。ドイツ航空宇宙産業協会（BDLI）の航空輸送・機器・資材部門責任者であるシュテファン・ベルンデス博士は、フォーラムで「インダストリー4.0」の概念とそれが航空機製造業界に与える影響について説明し、航空宇宙産業は「インダストリー4.0」の特定の形態に発展するだろうと述べた。

民間航空業界にとって、いかにインテリジェントに統合し、資本を活用して生産性と付加価値をさらに向上させるかが、顧客を獲得するための究極の方法となるでしょう。過去数年間、多くのヨーロッパの航空会社は、製品の設計や開発、さらには耐空性に関して多くの試みを行ってきました。将来的には、よりシンプルで透明性の高いデジタルサプライチェーンプラットフォームを構築するため、さらなる連携と統合が必要になります。宝地氏は、サプライチェーン全体を統合しながら新たなソリューションを開発する必要性を強調した。航空サービス業界では、「インテリジェンス 4.0」を通じてインテリジェントなサービスを向上させることができます。
例えば、部品やコンポーネントのトレーサビリティを強化することで顧客とメーカー間の接続性を向上させることができ、航空機のさまざまなコンポーネントのセンサーをアップグレードすることでサービスレベルを向上させることができます。 AVIC開発研究センター研究員の劉亜偉氏は、「インダストリー4.0」と航空機製造業の衝突によって生まれた火花について、「航空は国の工業力の反映であり、今後の『中国製造2025』の主な焦点はインテリジェント製造になるだろう。国はインテリジェント製造に関する特別プロジェクトを導入しており、個別産業の代表である航空機は重要な位置を占めている」と述べた。劉亜偉氏は、「インダストリー4.0」は主に5つの側面に反映されていると指摘した。1つ目は、サプライチェーンの統合。 2つ目は、バリューチェーン全体のエンドツーエンドの統合です。 3つ目は、垂直継承とネットワーク化された製造システムであり、スマートファクトリー内のすべてのリソースを柔軟に割り当てることを指します。 4つ目は職場における新たな社会基盤です。大量の作業が肉体労働を必要としない場合、産業労働者の新たな役割はどのように位置付けられるべきでしょうか。 5つ目はサイバーフィジカルシステムです。

「現在、欧米の大半は『インダストリー3.0』を実現している。デジタル化が比較的進んでいる航空業界でさえ、『インダストリー2.0』があり、一部はまだ相互接続やデジタル化が進んでいない。わが国の航空業界のインテリジェント技術と産業発展は、産業発展レベルを考慮し、さまざまなレベルでインテリジェント目標を設定し、インテリジェント製造理論の実践を最適化し、システムの事前適用を完了しなければならない。インテリジェントな意思決定とインテリジェントなプロセスについて、詳細かつ体系的な研究を行う。」この目的のために、劉亜偉はわが国の航空業界のインテリジェント製造の5つの道を提案した。1つ目は、インテリジェントな工作機械を実現することである。その後、それらを小さなインテリジェント生産ラインに接続します。

その後、複数の生産ラインと小規模なサプライチェーンが内部フローと統合され、スマートなワークショップが構築されました。次に、大規模工場間のさまざまな作業場の動的な統合を実現し、スマートファクトリーを実現します。最後に、サプライチェーン統合インテリジェント物流サービス、需要動態統合ネットワークなど、企業全体が相互接続されます。「航空機の設計と製造の統合」をテーマにしたパネルディスカッションで、「インダストリー4.0」の実現に向けた第一歩をどう見るかについて語った中国西安航空機工業集団のチーフプロセスエンジニアである邱曦氏は、「インダストリー4.0」はクラウドとインテリジェンスという2つの大きな概念と切り離せないものだと述べた。その中で、クラウド製造は原材料サプライヤーだけでなく、対応する完成品システムサプライヤー、車体構造サプライヤーなどを含む、複数のサプライヤーが連携し、包括的でなければなりません。

これらのサプライヤーは、それぞれの機能と特性に基づいて、ネットワーク化されたプラットフォーム上でリソースを共有します。インテリジェント製造に関する限り、その中核となる重要なリンクは意思決定であり、生産ライン上で対応する情報技術が必要となります。インテリジェント製造のプロセスには、クラウド製造プロセスも関与します。「中国製造2025」や「インダストリー4.0」などの概念は実際の業務で実行されなければならず、西安MA700航空機プロジェクトは実践の良い機会となるかもしれない。 COMACの新型リージョナル航空機ARJ21の主任設計者である陳勇氏はさらに、世界規模の共同ARJ21プロジェクトでは、ビッグデータの入り口から始めて、航空機の製造、納品、運用中に発生するすべての障害を収集し、効果的なデータソースと効果的なデータ分析方法を確立し、航空機のニーズに対する分析サポートを提供する必要があると強調した。

耐空体制の構築強化<br /> 会議では、中国民間航空科学技術研究所航空機耐空性研究所所長の陸耀氏が「民間航空機の耐空性認証と耐空性規制・手続きの良好な相互作用」と題する基調講演を行った。彼は、我が国の耐空性規制制度は大まかに4つのレベルに分かれていると指摘しました。最高法規は「民間航空法」であり、国家法として全国人民代表大会によって公布され、国家主席によって署名される。第二レベルは国務院管理規則であり、「耐空性管理規則」、「国籍登録管理規則」などを含み、国務院総理が公布する。 3 つ目のレベルは、民間航空規則または耐空性規則と基準であり、部門や省政府が公布する規則です。たとえば、「中国民用航空規則」は中国民用航空局が発行し、局長が署名します。第 4 レベルは、主に耐空性管理手順や関連する勧告通達など、規制に関する補足資料および説明資料です。

陸耀氏は、昨年末に中国民用航空局から型式証明を取得した国産のARJ21-700機の認証基準が、米連邦航空局の耐空性基準修正第100号のレベルに達したと述べた。 ARJ21モデルの支援により、わが国はすでに耐空性管理手順を基本的に完備しており、航空機の耐空性認証は米国や欧州のものと基本的に一致しています。会議では、COMAC商用航空機飛行試験センターの副主任エンジニアである江卓元氏が「現代の民間航空機飛行試験リスク管理技術」などについて基調講演を行った。同氏は、現代の民間航空機の飛行試験が直面している新たな状況と新たな問題には、主に、より多くの新技術の適用、安全管理基準の継続的な更新、そして飛行試験の概念が「実験による問題の発見」と「未知のものの探究と理論の完成」から「実験による性能の確認」と「理論の検証とアルゴリズムの最適化」へと変化していることが含まれると指摘した。現代の民間航空機の飛行試験における 3 つの主要な画期的な方向性は、フルサイクル飛行試験計画、飛行試験リスク評価、および飛行中のリアルタイムサポートです。

我が国の耐空基準を国際基準にできるだけ近づけるべきか、それとも一定の距離を保つべきか、あるいは中国の特徴をいくらか残すべきかという問題に関して、陸耀氏は、技術の差を縮めることに合意すべきだと考えている。我が国の耐空性規制と手順の策定は、まず耐空性基準と国際基準との差異を減らす必要があり、これにより我が国の航空製品が国際市場に参入しやすくなります。

新しい素材と技術<br /> 世界的に、金属 3D プリントとしても知られる金属積層造形は現在非常に注目されている分野です。実際、ロールス・ロイス社は1994年という早い時期に、この技術を航空機エンジン部品の製造に利用する検討を始めていました。会議に出席した西北工科大学のリン・シン教授は、中国政府は2012年以降、3Dプリント技術のロードマップと中長期の発展戦略を徐々に策定してきたと指摘した。

航空宇宙分野において、金属積層造形技術は、極めて軽量で信頼性の高い材料を追求するという課題を解決するための最良の新しい技術的アプローチです。特にチタン合金や耐熱合金の場合、これらの材料は従来の熱間加工や機械加工で加工するのが非常に困難です。 AVIC航空材料研究所の李振熙氏は、わが国のチタン合金開発は50年以上の歴史があるものの、航空分野への応用、特に航空エンジンへのチタン合金の応用は、先進国に比べてまだはるかに遅れていると述べた。林欣氏は、金属高性能積層造形において最も広く使用されている2つの技術は、同期材料供給および成形と粉末選択および溶融成形であると紹介しました。

前者は、高効率、多材料複合、サイズ制限なし、高性能修復などの特徴があるが、構造の複雑さには限界がある。その他の金属積層造形法には、電子ビーム積層造形、プラズマ積層造形、アーク積層造形などがあります。現在でも、レーザーと電子ビームによる付加製造が航空宇宙分野で使用されています。現在、積層造形はエンジンで多く使用されており、実際の航空機部品への応用は比較的少ないです。最近、FAA は民間航空機エンジン G90 で使用する最初の 3D プリント部品を承認しました。この部品はまだ重要ではない構造部品ですが、この技術の適用とその後の認証において重要な主導的役割を果たすことになります。リン・シン氏は、NASAが提案しているように、現在3Dプリンティングに焦点を当てるべきなのは、従来の技術を置き換える方法ではなく、この技術によってこれまで製造不可能だったまったく新しい構造をいかにして実現できるかである、と強調した。

編集者: Antarctic Bear 著者: Wang Zhe さらに読む: 3Dプリントで製造されたGEの航空機エンジンの詳細航空機メーカーのSpirit AerosystemsがRPD 3Dプリント技術を導入

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