จากข้อมูลของ SmarTech บริษัทที่ปรึกษาด้านเทคโนโลยีการผลิต ระบุว่า อุตสาหกรรมการบินและอวกาศเป็นอุตสาหกรรมที่ใหญ่เป็นอันดับสองที่ใช้เทคโนโลยีการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ (Additive Manufacturing: AM) รองจากอุตสาหกรรมการแพทย์ อย่างไรก็ตาม ยังคงมีการตระหนักถึงศักยภาพของการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุของวัสดุเซรามิกในการผลิตชิ้นส่วนการบินและอวกาศอย่างรวดเร็ว เพิ่มความยืดหยุ่น และประหยัดต้นทุนอยู่ไม่มากนัก เทคโนโลยี AM สามารถผลิตชิ้นส่วนเซรามิกที่แข็งแรงและเบากว่าได้เร็วกว่าและยั่งยืนกว่า ลดต้นทุนแรงงาน ลดการประกอบด้วยมือ และปรับปรุงประสิทธิภาพและสมรรถนะผ่านการออกแบบที่พัฒนาโดยการสร้างแบบจำลอง ซึ่งจะช่วยลดน้ำหนักของเครื่องบินได้ นอกจากนี้ เทคโนโลยีการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุของเซรามิกยังช่วยให้สามารถควบคุมขนาดของชิ้นส่วนสำเร็จรูปสำหรับรายละเอียดที่มีขนาดเล็กกว่า 100 ไมครอนได้อีกด้วย
อย่างไรก็ตาม คำว่าเซรามิกอาจทำให้เกิดความเข้าใจผิดเกี่ยวกับความเปราะบาง ในความเป็นจริง เซรามิกที่ผลิตด้วยเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ ให้ชิ้นส่วนที่เบาและละเอียดกว่า มีความแข็งแรงทนทาน และทนต่ออุณหภูมิได้หลากหลาย บริษัทที่มองการณ์ไกลกำลังหันมาใช้เซรามิกในการผลิตชิ้นส่วนต่างๆ รวมถึงหัวฉีดและใบพัด ฉนวนไฟฟ้า และใบพัดกังหัน
ตัวอย่างเช่น อลูมินาที่มีความบริสุทธิ์สูงมีความแข็งสูง ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี และทนต่ออุณหภูมิสูง ชิ้นส่วนที่ทำจากอลูมินายังเป็นฉนวนไฟฟ้าได้ดีที่อุณหภูมิสูงซึ่งพบได้ทั่วไปในระบบการบินและอวกาศ
เซรามิกส์ที่มีส่วนประกอบของเซอร์โคเนียสามารถตอบสนองความต้องการด้านวัสดุที่สูงและแรงทางกลสูงได้ในหลายด้าน เช่น การขึ้นรูปโลหะคุณภาพสูง วาล์ว และแบริ่ง ส่วนเซรามิกส์ซิลิคอนไนไตรด์มีความแข็งแรงสูง ความเหนียวสูง และทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันได้ดีเยี่ยม รวมถึงทนต่อการกัดกร่อนจากกรด ด่าง และโลหะหลอมเหลวได้ดี ซิลิคอนไนไตรด์ถูกนำมาใช้สำหรับฉนวน ใบพัด และเสาอากาศที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำที่อุณหภูมิสูง
เซรามิกคอมโพสิตมีคุณสมบัติที่น่าสนใจหลายประการ เซรามิกที่ใช้ซิลิคอนเป็นส่วนประกอบหลัก ผสมกับอะลูมินาและเซอร์คอน ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพดีในการผลิตชิ้นส่วนหล่อผลึกเดี่ยวสำหรับใบพัดกังหัน เนื่องจากแกนเซรามิกที่ทำจากวัสดุนี้มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำมากถึง 1,500°C มีรูพรุนสูง คุณภาพพื้นผิวดีเยี่ยม และสามารถละลายสารได้ดี การพิมพ์แกนเหล่านี้สามารถผลิตกังหันที่มีการออกแบบที่ทนต่ออุณหภูมิการทำงานที่สูงขึ้นและเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ได้
เป็นที่ทราบกันดีว่าการฉีดขึ้นรูปหรือการกลึงเซรามิกนั้นทำได้ยากมาก และการกลึงยังให้การเข้าถึงชิ้นส่วนที่ผลิตได้จำกัด นอกจากนี้ คุณสมบัติบางอย่าง เช่น ผนังบาง ก็ยากต่อการกลึงเช่นกัน
อย่างไรก็ตาม Lithoz ใช้กระบวนการผลิตเซรามิกโดยใช้เทคนิคการพิมพ์หิน (LCM) เพื่อผลิตชิ้นส่วนเซรามิก 3 มิติที่มีความแม่นยำสูงและรูปทรงซับซ้อน
เริ่มต้นจากแบบจำลอง CAD ข้อมูลจำเพาะโดยละเอียดจะถูกถ่ายโอนแบบดิจิทัลไปยังเครื่องพิมพ์ 3 มิติ จากนั้นจึงใส่ผงเซรามิกที่ผสมสูตรอย่างแม่นยำลงบนด้านบนของอ่างใส แท่นสร้างแบบเคลื่อนที่ได้จะถูกจุ่มลงในดินเหนียว แล้วจึงฉายแสงที่มองเห็นได้จากด้านล่างอย่างเลือกสรร ภาพของชั้นต่างๆ จะถูกสร้างขึ้นโดยอุปกรณ์ไมโครมิเรอร์ดิจิทัล (DMD) ที่เชื่อมต่อกับระบบฉายภาพ โดยการทำซ้ำกระบวนการนี้ สามารถสร้างชิ้นส่วนดิบสามมิติได้ทีละชั้น หลังจากผ่านกระบวนการอบชุบความร้อนแล้ว สารยึดเกาะจะถูกกำจัดออก และชิ้นส่วนดิบจะถูกเผาผนึก (รวมกันด้วยกระบวนการให้ความร้อนพิเศษ) เพื่อผลิตชิ้นส่วนเซรามิกที่มีความหนาแน่นสมบูรณ์ มีคุณสมบัติทางกลที่ดีเยี่ยม และคุณภาพพื้นผิวที่ยอดเยี่ยม
เทคโนโลยี LCM นำเสนอนวัตกรรมกระบวนการหล่อแบบแม่พิมพ์ลงทุนสำหรับชิ้นส่วนเครื่องยนต์กังหันที่ประหยัดต้นทุนและรวดเร็วยิ่งขึ้น โดยไม่ต้องผ่านขั้นตอนการผลิตแม่พิมพ์ที่ยุ่งยากและมีราคาแพงซึ่งจำเป็นสำหรับการฉีดขึ้นรูปและการหล่อแบบขี้ผึ้งหาย
นอกจากนี้ LCM ยังสามารถสร้างดีไซน์ที่ไม่สามารถทำได้ด้วยวิธีการอื่น ๆ ในขณะที่ใช้วัตถุดิบน้อยกว่าวิธีการอื่น ๆ อย่างมาก
แม้ว่าวัสดุเซรามิกและเทคโนโลยี LCM จะมีศักยภาพสูง แต่ก็ยังคงมีช่องว่างระหว่างผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิม (OEM) ด้านการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ (AM) กับนักออกแบบด้านอากาศยานอยู่
เหตุผลหนึ่งอาจมาจากความต้านทานต่อวิธีการผลิตใหม่ ๆ ในอุตสาหกรรมที่มีข้อกำหนดด้านความปลอดภัยและคุณภาพที่เข้มงวดเป็นพิเศษ การผลิตชิ้นส่วนอากาศยานต้องอาศัยกระบวนการตรวจสอบและรับรองหลายขั้นตอน รวมถึงการทดสอบที่ละเอียดถี่ถ้วนและเข้มงวด
อุปสรรคอีกประการหนึ่งคือความเชื่อที่ว่าการพิมพ์ 3 มิติเหมาะสำหรับการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วเพียงครั้งเดียวเท่านั้น ไม่ใช่สำหรับการใช้งานในอากาศ ซึ่งนี่ก็เป็นความเข้าใจผิดเช่นกัน และชิ้นส่วนเซรามิกที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถนำไปใช้ในการผลิตจำนวนมากได้
ตัวอย่างหนึ่งคือการผลิตใบพัดกังหัน ซึ่งกระบวนการผลิตเซรามิกแบบ AM สามารถผลิตแกนผลึกเดี่ยว (SX) รวมถึงใบพัดกังหันโลหะผสมพิเศษแบบการแข็งตัวตามทิศทาง (DS) และการหล่อแบบไอโซแอกซ์ (EX) ได้ สามารถผลิตแกนที่มีโครงสร้างกิ่งก้านที่ซับซ้อน ผนังหลายชั้น และขอบท้ายที่บางกว่า 200 ไมโครเมตรได้อย่างรวดเร็วและประหยัด และชิ้นส่วนสุดท้ายมีความแม่นยำของขนาดที่สม่ำเสมอและพื้นผิวที่เรียบเนียนดีเยี่ยม
การพัฒนาการสื่อสารจะช่วยเชื่อมโยงนักออกแบบด้านอากาศยานและผู้ผลิตอุปกรณ์ AM เข้าด้วยกัน และสร้างความไว้วางใจอย่างเต็มที่ในชิ้นส่วนเซรามิกที่ผลิตโดยใช้เทคโนโลยี LCM และเทคโนโลยีอื่นๆ เทคโนโลยีและความเชี่ยวชาญมีอยู่แล้ว เพียงแต่ต้องเปลี่ยนวิธีคิดจากการใช้ AM สำหรับการวิจัยและพัฒนาและการสร้างต้นแบบ ไปสู่การมองว่า AM เป็นหนทางสู่การใช้งานเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่ในอนาคต
นอกเหนือจากการให้ความรู้แล้ว บริษัทด้านอวกาศยังสามารถลงทุนเวลาในด้านบุคลากร วิศวกรรม และการทดสอบได้อีกด้วย ผู้ผลิตต้องคุ้นเคยกับมาตรฐานและวิธีการต่างๆ ในการประเมินเซรามิก ไม่ใช่โลหะ ตัวอย่างเช่น มาตรฐาน ASTM ที่สำคัญสองมาตรฐานของ Lithoz สำหรับเซรามิกโครงสร้างคือ ASTM C1161 สำหรับการทดสอบความแข็งแรง และ ASTM C1421 สำหรับการทดสอบความเหนียว มาตรฐานเหล่านี้ใช้กับเซรามิกที่ผลิตด้วยทุกวิธี ในการผลิตเซรามิกแบบเติมเนื้อวัสดุ ขั้นตอนการพิมพ์เป็นเพียงวิธีการขึ้นรูป และชิ้นส่วนจะผ่านกระบวนการเผาผนึกแบบเดียวกับเซรามิกแบบดั้งเดิม ดังนั้นโครงสร้างจุลภาคของชิ้นส่วนเซรามิกจึงจะคล้ายคลึงกับชิ้นส่วนที่ผลิตด้วยวิธีการกลึงแบบดั้งเดิมมาก
จากความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของวัสดุและเทคโนโลยี เราสามารถกล่าวได้อย่างมั่นใจว่านักออกแบบจะได้รับข้อมูลมากขึ้น วัสดุเซรามิกใหม่ๆ จะถูกพัฒนาและปรับแต่งให้ตรงตามความต้องการทางวิศวกรรมเฉพาะด้าน ชิ้นส่วนที่ทำจากเซรามิกแบบเติมเนื้อวัสดุ (AM ceramics) จะผ่านกระบวนการรับรองสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ และจะมอบเครื่องมือออกแบบที่ดีขึ้น เช่น ซอฟต์แวร์การสร้างแบบจำลองที่ได้รับการปรับปรุง
ด้วยความร่วมมือกับผู้เชี่ยวชาญด้านเทคนิคของ LCM บริษัทด้านการบินและอวกาศสามารถนำกระบวนการผลิตเซรามิกแบบเติมเนื้อวัสดุ (AM) มาใช้ภายในองค์กรได้ ซึ่งจะช่วยลดเวลา ลดต้นทุน และสร้างโอกาสในการพัฒนาทรัพย์สินทางปัญญาของบริษัทเอง ด้วยวิสัยทัศน์และการวางแผนระยะยาว บริษัทด้านการบินและอวกาศที่ลงทุนในเทคโนโลยีเซรามิกจะสามารถเก็บเกี่ยวผลประโยชน์อย่างมากในพอร์ตโฟลิโอการผลิตทั้งหมดของตนในอีกสิบปีข้างหน้าและหลังจากนั้น
ด้วยการสร้างความร่วมมือกับ AM Ceramics ผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิมสำหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศจะสามารถผลิตชิ้นส่วนที่ไม่เคยคิดฝันมาก่อนได้
About the author: Shawn Allan is the vice president of additive manufacturing expert Lithoz. You can contact him at sallan@lithoz-america.com.
Shawn Allan จะกล่าวถึงความยากลำบากในการสื่อสารข้อดีของการผลิตเซรามิกด้วยเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติอย่างมีประสิทธิภาพ ในงาน Ceramics Expo ที่เมืองคลีฟแลนด์ รัฐโอไฮโอ ในวันที่ 1 กันยายน 2021
แม้ว่าการพัฒนาระบบการบินความเร็วเหนือเสียงจะมีมานานหลายทศวรรษแล้ว แต่ปัจจุบันได้กลายเป็นเป้าหมายสำคัญอันดับต้นๆ ของการป้องกันประเทศสหรัฐฯ ส่งผลให้สาขานี้มีการเติบโตและเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ในฐานะที่เป็นสาขาสหวิทยาการที่ไม่เหมือนใคร ความท้าทายคือการหาผู้เชี่ยวชาญที่มีทักษะที่จำเป็นเพื่อส่งเสริมการพัฒนา อย่างไรก็ตาม เมื่อมีผู้เชี่ยวชาญไม่เพียงพอ ก็จะเกิดช่องว่างด้านนวัตกรรม เช่น การให้ความสำคัญกับการออกแบบเพื่อการผลิต (DFM) ในขั้นตอนการวิจัยและพัฒนา แล้วกลายเป็นช่องว่างด้านการผลิตเมื่อสายเกินไปที่จะทำการเปลี่ยนแปลงที่คุ้มค่า
ความร่วมมือต่างๆ เช่น ความร่วมมือระหว่างมหาวิทยาลัยเพื่อการวิจัยด้านความเร็วเหนือเสียงประยุกต์ (UCAH) ที่เพิ่งก่อตั้งขึ้นใหม่นี้ เป็นสภาพแวดล้อมที่สำคัญสำหรับการบ่มเพาะบุคลากรที่มีความสามารถซึ่งจำเป็นต่อการพัฒนาสาขานี้ นักศึกษาสามารถทำงานร่วมกับนักวิจัยของมหาวิทยาลัยและผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมโดยตรงเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีและขับเคลื่อนงานวิจัยด้านความเร็วเหนือเสียงที่สำคัญให้ก้าวหน้ายิ่งขึ้น
แม้ว่า UCAH และกลุ่มพันธมิตรด้านการป้องกันประเทศอื่นๆ จะอนุญาตให้สมาชิกมีส่วนร่วมในงานด้านวิศวกรรมที่หลากหลาย แต่ก็ยังต้องมีการดำเนินการเพิ่มเติมเพื่อพัฒนาบุคลากรที่มีความหลากหลายและมีประสบการณ์ ตั้งแต่การออกแบบ การพัฒนาและคัดเลือกวัสดุ ไปจนถึงโรงงานผลิต
เพื่อให้เกิดคุณค่าที่ยั่งยืนมากขึ้นในสาขานี้ พันธมิตรมหาวิทยาลัยต้องให้ความสำคัญกับการพัฒนาบุคลากรโดยการปรับให้สอดคล้องกับความต้องการของอุตสาหกรรม ดึงสมาชิกเข้ามามีส่วนร่วมในการวิจัยที่เหมาะสมกับอุตสาหกรรม และลงทุนในโครงการดังกล่าว
ในการเปลี่ยนเทคโนโลยีความเร็วเหนือเสียงให้เป็นโครงการผลิตขนาดใหญ่ ช่องว่างด้านทักษะแรงงานวิศวกรรมและการผลิตที่มีอยู่เป็นความท้าทายที่ใหญ่ที่สุด หากการวิจัยในช่วงเริ่มต้นไม่สามารถก้าวข้ามหุบเขาแห่งความตายนี้ได้ ซึ่งก็คือช่องว่างระหว่างการวิจัยและพัฒนาและการผลิต (และโครงการที่ทะเยอทะยานหลายโครงการก็ล้มเหลวมาแล้ว) นั่นหมายความว่าเราได้สูญเสียวิธีการแก้ปัญหาที่นำไปใช้ได้จริงและเป็นไปได้ไปแล้ว
อุตสาหกรรมการผลิตของสหรัฐฯ สามารถเร่งความเร็วได้สูงมาก แต่ความเสี่ยงที่จะล้าหลังคือการขยายขนาดของกำลังแรงงานให้สอดคล้องกัน ดังนั้น รัฐบาลและกลุ่มความร่วมมือเพื่อการพัฒนาจากมหาวิทยาลัยจึงต้องร่วมมือกับผู้ผลิตเพื่อนำแผนเหล่านี้ไปปฏิบัติให้เป็นจริง
อุตสาหกรรมนี้ประสบปัญหาขาดแคลนทักษะตั้งแต่โรงงานผลิตไปจนถึงห้องปฏิบัติการวิศวกรรม และช่องว่างเหล่านี้จะยิ่งกว้างขึ้นเมื่อตลาดความเร็วเหนือเสียงเติบโตขึ้น เทคโนโลยีเกิดใหม่ต้องการแรงงานใหม่เพื่อขยายองค์ความรู้ในสาขานี้
งานวิจัยด้านความเร็วเหนือเสียงครอบคลุมหลายด้านที่สำคัญของวัสดุและโครงสร้างต่างๆ และแต่ละด้านก็มีชุดความท้าทายทางเทคนิคของตนเอง งานวิจัยเหล่านี้ต้องการความรู้เชิงลึกในระดับสูง และหากขาดความเชี่ยวชาญที่จำเป็น อาจก่อให้เกิดอุปสรรคต่อการพัฒนาและการผลิต หากเราไม่มีบุคลากรเพียงพอที่จะดูแลรักษางาน ก็จะเป็นไปไม่ได้ที่จะตอบสนองความต้องการการผลิตความเร็วสูงได้ทันท่วงที
ตัวอย่างเช่น เราต้องการบุคลากรที่สามารถสร้างผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายได้ UCAH และกลุ่มความร่วมมืออื่นๆ มีความสำคัญอย่างยิ่งในการส่งเสริมการผลิตสมัยใหม่และทำให้มั่นใจว่านักศึกษาที่สนใจบทบาทของการผลิตจะมีส่วนร่วม ผ่านความพยายามในการพัฒนาบุคลากรแบบบูรณาการข้ามสายงาน อุตสาหกรรมจะสามารถรักษาความได้เปรียบในการแข่งขันด้านแผนการบินความเร็วเหนือเสียงในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า
การจัดตั้ง UCAH ขึ้นนั้น กระทรวงกลาโหมได้สร้างโอกาสในการนำแนวทางที่มุ่งเน้นมากขึ้นมาใช้ในการสร้างขีดความสามารถในด้านนี้ สมาชิกพันธมิตรทั้งหมดต้องทำงานร่วมกันเพื่อฝึกฝนขีดความสามารถเฉพาะด้านของนักศึกษา เพื่อที่เราจะสามารถสร้างและรักษาโมเมนตัมของการวิจัย และขยายผลไปสู่การสร้างผลลัพธ์ที่ประเทศของเราต้องการ
โครงการ NASA Advanced Composites Alliance ซึ่งปัจจุบันปิดตัวลงแล้ว เป็นตัวอย่างหนึ่งของความพยายามในการพัฒนาบุคลากรที่ประสบความสำเร็จ ประสิทธิภาพของโครงการนี้เกิดจากการผสมผสานงานวิจัยและพัฒนาเข้ากับผลประโยชน์ของภาคอุตสาหกรรม ซึ่งช่วยให้เกิดนวัตกรรมขยายตัวไปทั่วระบบนิเวศการพัฒนา ผู้นำในอุตสาหกรรมได้ทำงานร่วมกับ NASA และมหาวิทยาลัยโดยตรงในโครงการต่างๆ เป็นเวลาสองถึงสี่ปี สมาชิกทุกคนได้พัฒนาความรู้และประสบการณ์ทางวิชาชีพ เรียนรู้ที่จะร่วมมือกันในสภาพแวดล้อมที่ไม่แข่งขันกัน และบ่มเพาะนักศึกษาวิทยาลัยให้พัฒนาตนเองเพื่อเป็นผู้เล่นสำคัญในอุตสาหกรรมในอนาคต
การพัฒนาบุคลากรประเภทนี้ช่วยเติมเต็มช่องว่างในอุตสาหกรรมและมอบโอกาสให้ธุรกิจขนาดเล็กสามารถสร้างสรรค์นวัตกรรมได้อย่างรวดเร็วและขยายขอบเขตไปสู่การเติบโตที่ยั่งยืน ซึ่งเอื้อต่อความมั่นคงของชาติและความมั่นคงทางเศรษฐกิจของสหรัฐอเมริกา
พันธมิตรทางมหาวิทยาลัย รวมถึง UCAH เป็นสินทรัพย์ที่สำคัญในด้านความเร็วเหนือเสียงและอุตสาหกรรมการป้องกันประเทศ แม้ว่างานวิจัยของพวกเขาจะส่งเสริมให้เกิดนวัตกรรมใหม่ๆ แต่คุณค่าที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของพวกเขาอยู่ที่ความสามารถในการฝึกอบรมบุคลากรในอนาคต พันธมิตรนี้จำเป็นต้องให้ความสำคัญกับการลงทุนในแผนงานดังกล่าว โดยการทำเช่นนั้น พวกเขาสามารถช่วยส่งเสริมความสำเร็จในระยะยาวของนวัตกรรมความเร็วเหนือเสียงได้
About the author: Kim Caldwell leads Spirit AeroSystems’ R&D program as a senior manager of portfolio strategy and collaborative R&D. In her role, Caldwell also manages relationships with defense and government organizations, universities, and original equipment manufacturers to further develop strategic initiatives to develop technologies that drive growth. You can contact her at kimberly.a.caldwell@spiritaero.com.
ผู้ผลิตผลิตภัณฑ์ที่ซับซ้อนและต้องใช้เทคโนโลยีขั้นสูง (เช่น ชิ้นส่วนเครื่องบิน) มุ่งมั่นที่จะรักษามาตรฐานที่สมบูรณ์แบบในทุกครั้ง ไม่มีที่ว่างสำหรับการประนีประนอม
เนื่องจากการผลิตเครื่องบินมีความซับซ้อนอย่างยิ่ง ผู้ผลิตจึงต้องบริหารจัดการกระบวนการควบคุมคุณภาพอย่างระมัดระวัง โดยให้ความสำคัญกับทุกขั้นตอนอย่างมาก ซึ่งต้องอาศัยความเข้าใจอย่างลึกซึ้งถึงวิธีการจัดการและปรับตัวให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงด้านการผลิต คุณภาพ ความปลอดภัย และห่วงโซ่อุปทาน ในขณะเดียวกันก็ต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดทางกฎหมายด้วย
เนื่องจากมีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อการส่งมอบผลิตภัณฑ์คุณภาพสูง จึงเป็นการยากที่จะจัดการคำสั่งผลิตที่ซับซ้อนและเปลี่ยนแปลงบ่อย กระบวนการควบคุมคุณภาพต้องมีความยืดหยุ่นในทุกแง่มุมของการตรวจสอบและการออกแบบ การผลิต และการทดสอบ ด้วยกลยุทธ์ของอุตสาหกรรม 4.0 และโซลูชันการผลิตที่ทันสมัย ​​ความท้าทายด้านคุณภาพเหล่านี้จึงจัดการและเอาชนะได้ง่ายขึ้น
โดยทั่วไปแล้ว การผลิตเครื่องบินมักให้ความสำคัญกับวัสดุเป็นหลัก ปัญหาด้านคุณภาพส่วนใหญ่อาจเกิดจากการแตกหักง่าย การกัดกร่อน ความล้าของโลหะ หรือปัจจัยอื่นๆ อย่างไรก็ตาม การผลิตเครื่องบินในปัจจุบันใช้เทคโนโลยีขั้นสูงและวิศวกรรมขั้นสูงที่ใช้วัสดุที่ทนทาน การสร้างผลิตภัณฑ์ใช้กระบวนการและระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนและมีความเชี่ยวชาญสูง ซอฟต์แวร์บริหารจัดการการดำเนินงานทั่วไปอาจไม่สามารถแก้ปัญหาที่ซับซ้อนอย่างยิ่งได้อีกต่อไป
ชิ้นส่วนที่ซับซ้อนกว่าสามารถจัดซื้อได้จากห่วงโซ่อุปทานระดับโลก ดังนั้นจึงต้องพิจารณาอย่างรอบคอบมากขึ้นในการบูรณาการชิ้นส่วนเหล่านั้นตลอดกระบวนการประกอบ ความไม่แน่นอนนำมาซึ่งความท้าทายใหม่ๆ ต่อการมองเห็นภาพรวมของห่วงโซ่อุปทานและการจัดการคุณภาพ การรับรองคุณภาพของชิ้นส่วนและผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปจำนวนมากนั้นต้องการวิธีการควบคุมคุณภาพที่ดีขึ้นและบูรณาการมากขึ้น
อุตสาหกรรม 4.0 แสดงถึงการพัฒนาของอุตสาหกรรมการผลิต และจำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีขั้นสูงมากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อตอบสนองความต้องการด้านคุณภาพที่เข้มงวด เทคโนโลยีที่สนับสนุน ได้แก่ อินเทอร์เน็ตของสิ่งต่างๆ ในภาคอุตสาหกรรม (IIoT), เธรดดิจิทัล, เทคโนโลยีความจริงเสริม (AR) และการวิเคราะห์เชิงทำนาย
Quality 4.0 คือวิธีการควบคุมคุณภาพกระบวนการผลิตที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูล ซึ่งครอบคลุมทั้งผลิตภัณฑ์ กระบวนการ การวางแผน การปฏิบัติตามข้อกำหนด และมาตรฐานต่างๆ โดยสร้างขึ้นบนพื้นฐานของวิธีการควบคุมคุณภาพแบบดั้งเดิม ไม่ใช่การแทนที่วิธีการแบบดั้งเดิม โดยใช้เทคโนโลยีใหม่ๆ มากมายเช่นเดียวกับในอุตสาหกรรม เช่น การเรียนรู้ของเครื่องจักร อุปกรณ์เชื่อมต่อ การประมวลผลบนคลาวด์ และดิจิทัลทวิน เพื่อเปลี่ยนแปลงขั้นตอนการทำงานขององค์กรและกำจัดข้อบกพร่องที่อาจเกิดขึ้นในผลิตภัณฑ์หรือกระบวนการ คาดว่าการเกิดขึ้นของ Quality 4.0 จะเปลี่ยนแปลงวัฒนธรรมในที่ทำงานต่อไป โดยเพิ่มการพึ่งพาข้อมูลและการใช้คุณภาพอย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้นในฐานะส่วนหนึ่งของวิธีการสร้างผลิตภัณฑ์โดยรวม
Quality 4.0 ผสานรวมประเด็นด้านการดำเนินงานและการประกันคุณภาพ (QA) ตั้งแต่เริ่มต้นจนถึงขั้นตอนการออกแบบ ซึ่งรวมถึงวิธีการคิดและออกแบบผลิตภัณฑ์ ผลการสำรวจอุตสาหกรรมล่าสุดระบุว่า ตลาดส่วนใหญ่ยังไม่มีกระบวนการถ่ายโอนการออกแบบแบบอัตโนมัติ กระบวนการแบบแมนนวลนี้เปิดโอกาสให้เกิดข้อผิดพลาด ไม่ว่าจะเป็นข้อผิดพลาดภายในหรือการสื่อสารการออกแบบและการเปลี่ยนแปลงไปยังห่วงโซ่อุปทาน
นอกจากด้านการออกแบบแล้ว Quality 4.0 ยังใช้การเรียนรู้ของเครื่องจักรที่เน้นกระบวนการเพื่อลดของเสีย ลดการทำงานซ้ำ และเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์การผลิต นอกจากนี้ยังแก้ไขปัญหาด้านประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์หลังการส่งมอบ ใช้ข้อเสนอแนะในสถานที่เพื่ออัปเดตซอฟต์แวร์ผลิตภัณฑ์จากระยะไกล รักษาความพึงพอใจของลูกค้า และท้ายที่สุดคือการสร้างธุรกิจซ้ำ Quality 4.0 กำลังกลายเป็นพันธมิตรที่แยกไม่ออกของ Industry 4.0
อย่างไรก็ตาม คุณภาพไม่ได้จำกัดอยู่เฉพาะในกระบวนการผลิตบางส่วนเท่านั้น การนำแนวคิดคุณภาพ 4.0 มาใช้จะช่วยปลูกฝังแนวทางคุณภาพที่ครอบคลุมในองค์กรการผลิต ทำให้พลังแห่งการเปลี่ยนแปลงของข้อมูลกลายเป็นส่วนสำคัญของการคิดเชิงองค์กร การปฏิบัติตามกฎระเบียบในทุกระดับขององค์กรมีส่วนช่วยในการสร้างวัฒนธรรมคุณภาพโดยรวม
ไม่มีกระบวนการผลิตใดที่จะดำเนินไปได้อย่างสมบูรณ์แบบ 100% ตลอดเวลา สภาวะที่เปลี่ยนแปลงไปอาจก่อให้เกิดเหตุการณ์ที่ไม่คาดฝันซึ่งต้องได้รับการแก้ไข ผู้ที่มีประสบการณ์ด้านคุณภาพจะเข้าใจว่าทุกอย่างอยู่ที่กระบวนการของการก้าวไปสู่ความสมบูรณ์แบบ คุณจะมั่นใจได้อย่างไรว่าคุณภาพถูกรวมเข้าไว้ในกระบวนการเพื่อตรวจจับปัญหาให้เร็วที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้? คุณจะทำอย่างไรเมื่อพบข้อบกพร่อง? มีปัจจัยภายนอกใดบ้างที่ก่อให้เกิดปัญหานี้? คุณสามารถเปลี่ยนแปลงอะไรในแผนการตรวจสอบหรือขั้นตอนการทดสอบเพื่อป้องกันไม่ให้ปัญหานี้เกิดขึ้นอีก?
สร้างทัศนคติที่ว่าทุกกระบวนการผลิตมีความสัมพันธ์และเชื่อมโยงกันในด้านกระบวนการควบคุมคุณภาพ จินตนาการถึงอนาคตที่ทุกกระบวนการมีความสัมพันธ์แบบหนึ่งต่อหนึ่งและวัดคุณภาพอย่างต่อเนื่อง ไม่ว่าจะเกิดอะไรขึ้นโดยไม่คาดคิด คุณภาพที่สมบูรณ์แบบก็สามารถบรรลุได้ ศูนย์ปฏิบัติงานแต่ละแห่งตรวจสอบตัวชี้วัดและตัวชี้วัดประสิทธิภาพหลัก (KPI) ทุกวันเพื่อระบุจุดที่ต้องปรับปรุงก่อนที่จะเกิดปัญหา
ในระบบวงปิดนี้ แต่ละกระบวนการผลิตจะมีตัวบ่งชี้คุณภาพ ซึ่งจะให้ข้อมูลป้อนกลับเพื่อหยุดกระบวนการ อนุญาตให้กระบวนการดำเนินต่อไป หรือทำการปรับเปลี่ยนแบบเรียลไทม์ ระบบจะไม่ได้รับผลกระทบจากความเหนื่อยล้าหรือข้อผิดพลาดของมนุษย์ ระบบคุณภาพวงปิดที่ออกแบบมาสำหรับการผลิตเครื่องบินมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการบรรลุระดับคุณภาพที่สูงขึ้น ลดระยะเวลาการผลิต และรับรองการปฏิบัติตามมาตรฐาน AS9100
เมื่อสิบปีที่แล้ว แนวคิดที่จะมุ่งเน้นการควบคุมคุณภาพไปที่การออกแบบผลิตภัณฑ์ การวิจัยตลาด ซัพพลายเออร์ บริการผลิตภัณฑ์ หรือปัจจัยอื่นๆ ที่ส่งผลต่อความพึงพอใจของลูกค้า เป็นสิ่งที่เป็นไปไม่ได้ การออกแบบผลิตภัณฑ์ถูกมองว่ามาจากผู้มีอำนาจที่สูงกว่า ส่วนคุณภาพนั้นเป็นเรื่องของการนำการออกแบบเหล่านั้นไปปฏิบัติในสายการผลิต โดยไม่คำนึงถึงข้อบกพร่องใดๆ
ปัจจุบัน บริษัทหลายแห่งกำลังทบทวนวิธีการดำเนินธุรกิจใหม่ สถานการณ์แบบเดิมในปี 2018 อาจเป็นไปไม่ได้อีกต่อไปแล้ว ผู้ผลิตจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ กำลังฉลาดขึ้น ความรู้ที่มีอยู่มากขึ้นหมายถึงความชาญฉลาดที่ดีกว่าในการสร้างผลิตภัณฑ์ที่ถูกต้องตั้งแต่ครั้งแรก ด้วยประสิทธิภาพและสมรรถนะที่สูงขึ้น