2014.TEL.7866
- iv -
S
UMMARY
Fokker Aerostructures is a recognized, first-class specialist in the design, development and manufacturing of lightweight structures and modules for the aerospace and defense industry. Fokker Aerostructures produces GLARE panels for the Airbus A380. GLARE is an abbreviation of Glass Laminate Aluminum Reinforced Epoxy. GLARE consists of plies pretreated aluminum sheets interspersed with layers pre-impregnated glass fibers (prepreg). The production of the GLARE panels, starts with the production of the aluminum sheets. The aluminum sheets are milled, chemical treated and sprayed with bonding primer. The final pretreated aluminum sheets are stored in a large storage. The pretreated aluminum sheets and prepreg are then laminated in a mold, after which the laminate is cured in an autoclave under controlled temperature and pressure conditions. This process yields the ready-to-use GLARE panels. Fokker Aerostructures produces currently 30 shipsets (complete set of panels for one aircraft) per year, which requires a sheet production of about 23,000 sheets per year. It is expected that there will be an soaring demand for the GLARE sub-assemblies. The most promising new aircrafts for a GLARE fuselage design are the new Airbus A320 and A321. This future demand of GLARE is expected to be 300 shipsets per year, while the current production facilities are designed for 30 shipsets per year. The sheet production will increase from 23,000 sheets per year to 193,500 sheets per year. The current production systems are not capable to cope with such high-rate aircraft production programs. The scope for this master thesis is defined to the production of pretreated aluminum sheets. The project objective is to show that highly flexible, low costs and high volume production of pretreated aluminum sheets is possible. Highly flexible means that the future state production system should be able to adapt fast to a changing demand (low response time). Furthermore, this research wants to contribute to the ambition of Fokker Aerostructures and Airbus to reduce the overall recurring costs of GLARE panels with 50%, by showing that significant lower recurring costs for production is feasible. The production system should also be able produce aluminum sheets in high volumes.
The current A380 production system is analyzed using value stream mapping. The total cycle time of a sheet is 6.4 hours although the lead time is 31 days. This means that there is a lot of waste (waiting time) in the production system. Most of this waste occurs at the storages of raw material and finished goods. The flexibility of the system is reflected by a response time of 19 hours. The response time is in this research defined as the time between demand and delivery of a specific aluminum sheet; demanded by the lay-up process (lamination of the panel) and delivered by the sheet production system. The high
2014.TEL.7866
- v -
response time (and thereby low flexibility) in the current state production is caused by the inventories of sheets between the processes. In order to cope with high-rate aircraft production programs, three future state production systems are proposed. These production systems are represented by a model. This model measures the performance of the systems by the production times, which includes the response time (flexibility), and the production costs, which includes the recurring costs. The future state production systems should be able to produce preformed sheets, in contrast to the current production which contains only flat sheets. The first proposed production system is production system A32x-A in which A320 and A321 sheets are produces with the current A380 production technologies. Production system A32x-B is designed from a lean manufacturing’s perspective with minimal waste and short lead times in an automated production environment. Waste is minimized in order to reduce the response time of the system. In the third production system, A32x-C, the flexibility is increased by shifting the flat sheet milling process to the end of the production. In this way, the flat sheets can be delivered to the lay-up stations immediately. Minimizing the waste and automating the production reduces the response time of flat sheets from 599 minutes (A32x-A) to 292 minutes (A32x-B). Shifting the flat sheet milling process to the end of the production increases the flexibility a lot, the response time drops to 12 minutes (A32x-C). The response time of preformed sheets can be reduced from 745 minutes (A32x-A) to 425 minutes (A32x-B and A32x-C). The recurring costs can be reduced from € 63.78 (A32x-A) to € 40.20 (A32x-B) by automating the production (reducing the labor costs). Shifting the flat sheet milling process to the end of the production reduces the recurring costs furthermore to € 37.55. To reduce the recurring costs in production system A32x-A, the focus should lie on automating the production processes and thereby reducing the labor costs. In production systems A32x-B and A32x-C, the focus should be on reducing the material costs and material waste in order to reduce the recurring costs furthermore.
From this research it can be concluded that highly flexible, low costs and high volume production of pretreated aluminum GLARE sheets is possible. The flexibility of the production system is represented by the response time of the system. The response time can be decreased by minimizing the waste and automating the production processes. The response time of flat sheets can be reduced furthermore by shifting the flat sheet milling process to the end of the production. The recurring costs of can be lowered by automating the production (and thereby lower the labor costs) and reducing the material waste. The main recommendation given is to implement production system A32x-C to produce pretreated aluminum sheets for high-rate aircraft production programs. Waste in this production system is minimized which lead to minimal inventory, minimal waiting times and short lead times of the sheets. Production system A32x-C produces also against the lowest recurring costs. It is recommended to focus on reducing the material cost price and the material waste in order to reduce the recurring costs furthermore. To create a real highly flexible production system, preformed sheets (or preforming) should be omitted in the production of aluminum GLARE sheets. By doing this, all the sheets can be delivered to the lay-up stations immediately and the response time of system is decreased to a minimum.
2014.TEL.7866
- vi -
S
UMMARY
(
IN
D
UTCH
)
Fokker Aerostructures is een erkende en hoogwaardige specialist in het ontwerpen, ontwikkelen en vervaardigen van lichtgewicht constructies en modules voor de luchtvaart en defensie industrie. Fokker Aerostructures produceert onder andere GLARE panelen voor de Airbus A380. GLARE is een afkorting voor Glass Laminate Aluminum Reinforced Epoxy. GLARE bestaat uit lagen aluminium en geïmpregneerde glasvezel, die prepreg wordt genoemd. De productie van GLARE panelen begint met de productie van de aluminium sheets. De sheets worden gefreesd en chemisch behandeld waarna er een hechtingsprimer op wordt aangebracht. De voorbehandelde sheets worden opgeslagen in een opslag van eindproducten. De voorbehandelde sheets en de prepreg worden vervolgens gelamineerd in een mal, waarna het laminaat wordt uitgehard in een autoclave onder een gecontroleerde temperatuur en druk. Dit proces leidt uiteindelijk tot de daadwerkelijke GLARE panelen. Fokker Aerostructures produceert op dit moment 30 shipsets (complete set panelen voor één vliegtuig) per jaar. De verwachting is dat de vraag naar GLARE producten zal toenemen. De meest veelbelovende nieuwe vliegtuigen voor een GLARE romp zijn de Airbus A320 en A321. De verwachting is dat hiervan 300 shipsets per jaar gebouwd zullen worden, terwijl de huidige productie faciliteiten ontworpen zijn op 30 shipsets per jaar. De sheet productie zal stijgen van 23.000 sheets naar 193.500 sheets per jaar. Het huidige productiesysteem is echter niet in staat om om te gaan met zulke hoog-productie vliegtuig programma’s. De scope van dit master onderzoek richt zich op de productie van de voorbehandelde aluminium sheets. Het doel is om aan te tonen dat hoog flexibele, lage kosten en hoog volume productie van voorbehandelde aluminium sheets mogelijk is. Hoog flexibel betekent dat het toekomstige productie systeem in staat is om snel te reageren op een veranderde vraag (lage reactietijd). Verder wil dit onderzoek bijdragen aan de ambitie van Fokker Aerostructures en Airbus om de overall recurrente kosten van GLARE panelen te verlagen met 50%, door aan te tonen dat significant lagere recurrente kosten voor productie mogelijk zijn. Het productiesysteem moet tevens in staat zijn om aluminium sheets in een hoog volume te produceren.
Het huidige A380 productiesysteem is geanalyseerd met behulp van value stream mapping. De totale bewerkingstijd van een sheet is 6,4 uur terwijl de doorlooptijd 31 dagen is. Dit betekent dat er veel verlies (wachttijd) in het productiesysteem zit. Het meeste verlies zit in de opslag van ruwe materialen en eindproducten. De flexibiliteit van het systeem wordt gekenmerkt door een reactietijd van 19 uur. De reactietijd is in dit onderzoek gedefinieerd als de tijd tussen vraag en levering van een bepaalde
2014.TEL.7866
- vii -
aluminium sheet; opgevraagd door het lay-up proces (lamineren van het paneel) en geleverd door het sheet productiesysteem. De hoge reactietijd (en daarbij lage flexibiliteit) in de huidige productie wordt veroorzaakt door de voorraden tussen de verschillende processen. Voor de toekomstige hoog-productie vliegtuig programma’s zijn drie productiesystemen voorgesteld en gemodelleerd. Het model meet de prestaties van deze systemen aan de hand van de productietijden, waaronder de reactietijd (flexibiliteit), en de productiekosten, waaronder de recurrente productie kosten. De toekomstige productiesystemen moeten, in tegenstelling tot het huidige productiesysteem, ook in staat zijn om voorgevormde sheets te produceren. Het eerste gemodelleerde productiesysteem is productiesysteem A32x-A, waarin de A320 en A321 sheets geproduceerd worden met de bestaande A380 productie technologieën. Productiesysteem A32x-B is ontworpen vanuit het oogpunt van lean manufacturing in een geautomatiseerde productie omgeving. Verlies in het productiesysteem is geminimaliseerd om de reactietijd van het systeem te vergroten. Het derde productiesysteem, A32x-C, is geoptimaliseerd naar flexibiliteit door het freesproces van de vlakke sheets naar het einde van de productie te verplaatsen. Daardoor kunnen de vlakke sheets direct aan de lay-up geleverd worden. Het minimaliseren van verlies en de automatisering reduceert de reactietijd van 599 minuten (A32x-A) naar 292 minuten (A32x-B). De verplaatsing van het vlakke freesproces verbetert de flexibiliteit enorm, de reactietijd zakt naar 12 minuten in A32x-C. De reactietijd van voorgevormde sheets kan gereduceerd worden van 745 minuten (A32x-A) naar 425 minuten (A32x-B en A32x-C). De recurrente kosten kunnen gereduceerd worden van €63,78 (A32x-A) naar € 40,20 (A32x-B) door automatisering. De verplaatsing van het vlakke freesproces reduceert de recurrente kosten nog verder naar € 37,55. Om de recurrente kosten in productiesysteem A32x-A zoveel mogelijk te verlagen, moet de focus liggen op automatisering (reduceren van arbeidskosten). Om de recurrente kosten in A32x-B en A32x-C verder te verlagen, moet de focus liggen op het reduceren van de inkoopprijzen van het materiaal en het reduceren van materiaalverlies. Aan de hand van dit onderzoek kan geconcludeerd worden dat hoog flexibele, lage kosten en hoog volume productie van voorbehandelde aluminium GLARE sheets mogelijk is. De reactietijd kan gereduceerd worden door het minimaliseren van verlies en automatisering van de productieprocessen. De reactietijd kan sterk verminderd worden door het vlakke freesproces naar het einde van de productie te verplaatsen. De recurrente kosten kunnen verlaagd worden door automatisering (reduceren van de arbeidskosten) en het beperken van materiaalverlies. De voornaamste aanbeveling is om productiesysteem A32x-C te implementeren voor de productie van voorbehandelde aluminium GLARE sheets. In dit productiesysteem is verlies geminimaliseerd, wat leidt tot een lage voorraad, minimale wachttijden en korte doorlooptijden van de sheets. Productiesysteem A32x-C produceert bovendien tegen de laagste recurrente kosten. Om de recurrente kosten verder te verminderen, is het aanbevolen om te focussen op het reduceren van de materiaal(inkoop)prijzen en materiaalverlies. Om een echt flexibel productiesysteem te creëren, moet de voorvorming van de sheets (of voorgevormde sheets) achterwege gelaten worden. Hierdoor kunnen alle sheets direct aan de lay-up geleverd worden en wordt de reactietijd van het productiesysteem gereduceerd tot een minimum.
!["Srovnávací frazeologie a paremiografie: wybrané studie ze slovanských a románských jazyků", Piotr Sawicki, Jitka Smičeková, Ostrava 2010 : [recenzja]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==)