Luftfahrttechnik-Management (6) ( Gastautor werden )

Systemintegration und Produktionsplanung bei der Flugzeugherstellung

12.06.2019 - 13:35 0 Kommentare

Wie die Herstellung eines Flugzeugs - von der Planung bis zur Fertigung - abläuft, beschreibt Prof. Martin Hinsch in seinem sechsten Tutorial für luftfahrttechnisches Produktionsmanagement auf airliners.de.

Die Tutorial-Kolumne zum Thema industrielles Luftfahrtmanagement. - © Kollage ©: airliners.de - AirTeamImages, fotolia: Dinosoftlabs, Photocreo Bednarek, Gorodenkoff, contrastwerkstatt

Die Tutorial-Kolumne zum Thema industrielles Luftfahrtmanagement. Kollage ©: airliners.de /AirTeamImages, fotolia: Dinosoftlabs, Photocreo Bednarek, Gorodenkoff, contrastwerkstatt

Nachdem sich die letzte Folge unserer Serie mit Qualitätssicherung in der Herstellung beschäftigt hat, richtet sich der Blickwinkel dieses Mal auf die eigentliche Fertigung in der Lieferkette und den Zusammenbau beim Luftfahrzeughersteller.

Dabei macht es wenig Sinn, alleine auf den Flugzeughersteller zu schauen. Es ist nämlich eine stetig abnehmende Fertigungstiefe bei den Luftfahrzeugherstellern zu beobachten, die dazu führt, dass gerade in den Fertigungsstufen vor dem eigentlichen Flugzeugzusammenbau erhebliche Vorleistungen durch Unterauftragnehmer erbracht werden. Es zeigt sich insoweit eine klare Konzentration auf Kernkompetenzen.

Während sich die Luftfahrzeughersteller (Original Equipment Manufacturer – OEM) weitestgehend auf den Zusammenbau fokussieren, lassen sie die dafür nötigen Systeme, Komponenten und Teile durch darauf spezialisierte Zulieferer herstellen. Dabei hat sich eine Lieferkette über mehrere Ebenen gebildet. Diese Ebenen werden als Tier`s bezeichnet, abgeleitet aus dem englischen Begriff für Stufe, Ebene oder Reihe.

Kollage ©: airliners.de, AirTeamImages, fotolia: Dinosoftlabs, Photocreo Bednarek, Gorodenkoff, contrastwerkstatt Lesen Sie auch: Voraussetzungen für Hersteller und Instandhaltungsbetriebe Luftfahrttechnik-Management (4)

Je weiter sich die Lieferkaskade vom OEM entfernt, desto eher handelt es sich um einfache Fertigungs- und Montagetätigkeiten. Demgegenüber finden sich in den höheren Stufen eine aufwendigere Bauteil- und Baugruppenherstellung. Am Ende der Lieferkette verändert sich die Wertschöpfung in Richtung einfacher Systemintegration und Modulmontage bis hin zur Herstellung komplexer Luftfahrzeugsysteme, deren Produkte der OEM abschließend zu einem Luftfahrzeug zusammenfügt.

Ausgangspunkt aller Fertigungsaktivitäten bildet üblicherweise eine langfristige Produktionsplanung des OEM, auf dessen Basis die Zulieferer die zukünftige Kapazitätsnachfrage (zwölf – 24 Monatszeitraum) im Hinblick auf Termine und Mengen grob abschätzen können (Produktionsprogrammplanung). So kann auch die Lieferantenbeauftragung durch den Hersteller relativ präzise auf Basis der Grobplanung erfolgen. Es erfolgt dann etwa sechs bis zehn Woche vor Bedarf eine Bedarfsmeldung an die Zulieferer.

Die entsprechende Abwicklung läuft dabei meist automatisiert über das Internet, indem die Zulieferer in der Lage sind, auf die Produktionspläne im IT-System des OEM zuzugreifen. Auf diese Weise werden den Teile-, Komponenten- und Modulherstellern Mengen und Liefertermine übermittelt. Diese sind aufbauend auf den damit verbundenen Kundenaufträgen ihrerseits in der Lage, die eigene Produktionsplanung zu entwickeln.

Die vorherrschende Produktionsmethodik bildet dabei fast ausschließlich die Serienfertigung, also die Herstellung auf Basis immer wiederkehrender Produktionsabläufe zum Teil bei getakteter Fließfertigung. Im Hinblick auf die eigentliche Fertigungstechnik, also der zur Anwendung kommenden Produktionsverfahren, sind diese zumeist keine Besonderheit der luftfahrttechnischen Bauteil-, Komponenten- oder Modulherstellung, sondern finden auch in anderen industriell geprägten Hightech-Branchen Anwendung. Eine Besonderheit der Luftfahrt stellt höchstens die Vielzahl der angewendeten Fertigungs- und Montageverfahren dar.

Abbildung 1 Foto: © M. Hinsch

Der Übergang von der Komponenten- beziehungsweise Modulherstellung hin zur Flugzeugfertigung kann als der Herstellungspunkt definiert werden, an dem der Flugzeugrumpf seine eigentliche Form annimmt. Ausgangsprodukt bilden insoweit die sogenannten Schalen. Diese sind weitestgehend komplettierte Teile der späteren Außenhaut. So sind aus diesen bereits Fenster, Türen und Klappen herausgefräst. Auch sind die Schalen dann bereits durch sogenannte Stringer beziehungsweise Spante horizontal und vertikal stabilisiert. Diese werden anschließend dergestalt zusammengefügt, dass der Rumpf seine runden Formen erhält. In einem ersten Schritt werden die Schalen und der Rahmen des späteren Fußbodens zu einer Rumpfsektion zusammengepasst, eine sogenannte Tonne. Die Summe der Tonnen bildet aneinander gereiht den gesamten Flugzeugrumpf.

Dazu werden die verschiedenen Tonnen eines Rumpfs in einem Bauplatz hintereinander eingesenkt, um aus ihnen einen Flugzeugrumpf zusammenzufügen. Sobald der Rumpf quasi im Rohbau fertig gestellt ist und die Systeme grundlegend montiert sind, wird dieser in verschiedenen Stellplätzen der Ausrüstungsmontage mit grundlegenden Systemen und Bauteilen versehen. So werden Teile wie zum Beispiel Türen, Fenster und Fußböden eingebaut und Dämmmaterial in die Außenhaut eingebettet. Darüber hinaus erfolgen die finale Einrüstung beziehungsweise Montage der Flugzeugssysteme (Elektrik, Belüftung, Hydraulik etcetera).

Nachdem der Rumpf vollständig zusammengefügt und mit den Basiselementen ausgestattet wurde, werden Flugzeug und Tragflächen miteinander verbunden. Hierzu werden die Flügel zunächst an das im Bauplatz befindliche Flugzeug herangefahren und an die Flugzeugstruktur angesetzt, um die Passgenauigkeit von Flügel und Rumpf zu prüfen. Bei diesem Probe-Einsetzen muss nicht nur gewährleistet sein, dass jeder Flügel für sich, sondern auch dass beide aufeinander abgestimmt in den Rumpf eingepasst werden. Sobald etwaige Adjustierungen vorgenommen und die Verbindungsbohrungen zwischen Flugzeug und Tragflächensegment gesetzt und mit Korrosionsschutz versehen (gekittet) wurden, werden die Tragflächen durch Pass-Niete (High-Locks) fest mit dem Rumpf verbunden.

Im Anschluss an die Tragflächenmontage erhält das Flugzeug eigene Fahrwerke, die dem Flugzeughersteller üblicherweise als komplettes Modul zugeliefert wurden und somit nur noch als fertiges Bauteil im Rumpf montiert werden müssen. Danach werden die Cockpitinstrumente eingebaut und deren Funktionen sowie die damit steuerbaren Bauteile und Systeme geprüft. Darüber hinaus werden in diesem Herstellungsstadium weitere Tests (zum Beispiel Kabinendruck-, Tankdichtigkeit-, Fahrwerkstests) durchgeführt

Den Abschluss der eigentlichen Herstellung beziehungsweise des Zusammenbaus bildet die Ausstattungsmontage, die auch als Endlinie (Final Assembly Line) bezeichnet wird. Hier werden die sogenannten Monumente wie Toiletten und Küchen (Galleys) installiert und die Inneneinrichtung der Kabine, zum Beispiel Kabinenbeleuchtung, Ablageflächen, Abdeckungen, Teppichbelege und Sitze eingebaut. Darüber wird das Flugzeug final mit Inflight Entertainment und der Notausrüstung ausgestattet (Notrutschen, Schwimmwesten, Sauerstoffmasken). Während oder nachdem das Flugzeug auch im Inneren vollständig ausgebaut wird beziehungsweise wurde, finden umfassende Bodentests sowie Prüfungen und Kontrollen am gesamten Flugzeug statt. Im Anschluss an die Aktivitäten der Endlinie sind die darauf folgenden Arbeiten auf eine langsame Annäherung an den ersten Flug ausgerichtet.

Hierzu finden nach Abschluss der Endlinie zunächst Bodentests mit laufenden Triebwerken statt. Dabei werden nicht nur die Motoren selbst, sondern auch deren Zusammenwirken mit den Flugzeugsystemen und anderen Bauteilen überprüft. So werden die Versorgungsfunktionen der Triebwerke für das Flugzeug getestet sowie Rollversuche durchgeführt (Low-Speed-Taxiing, High-Speed- Taxiing, Rejected Take-Off). Nach Abschluss dieser Bodentests werden die dabei aufgezeichneten Daten ausgewertet. Parallel finden Sichtprüfungen an den Triebwerken (zum Beispiel zur Identifizierung von Verunreinigungen in Kraftstofffiltern durch unerwünschte Reste in Leitungen) und Bremsen statt. Erst wenn alle Bodentests erfolgreich abgeschlossen sind, werden Testflüge (Werkstattflüge) durchgeführt. Das Flugzeug geht dazu in einen Testflugbetrieb über. Dabei werden Systeme, welche am Boden nicht hinreichend belastet werden können, geprüft. Untersuchungsgegenstand sind insbesondere die Flugeigenschaften und die Leistungsfähigkeit des Flugzeugs (einschließlich der Kabinensysteme).

Abbildung 2 Foto: © M. Hinsch

Nachdem die Testflüge erfolgreich abgeschlossen sind, wird das Flugzeug zur Übergabe (Handover) an den Kunden übergeben. Luftrechtlich geht das Flugzeug damit von der Herstellung nach EASA Part 21G in die Instandhaltung nach Part 145 und deren Überwachung nach Part-M über.

Empfehlenswert, wenn auch punktuell bereits etwas veraltet, ist die Sendung mit der Maus zur Herstellung eines Airbus A321.

Über den Autor

Als Experte für Luftfahrttechnik erläutert Prof. Martin Hinsch in seiner Tutorial-Kolumne "Luftfahrttechnik-Management" auf airliners.de, wie luftfahrttechnische Betriebe aufgebaut sind und wie sie arbeiten.

Prof. Dr. Martin Hinsch Prof. Dr. Martin Hinsch ist Experte für luftfahrttechnisches Qualitäts-, Safety- und Prozessmanagement und lehrt Betriebswirtschaft mit Schwerpunkt Aviation-Management an der IUBH in Hamburg. Zudem ist er als authentifizierter Luftfahrt-Auditor zugelassen. Über seine Unternehmensberatung (aeroimpulse.de) unterstützt er luftfahrttechnische Industriebetriebe in Entwicklung, Herstellung und Instandhaltung. Vor seiner jetzigen Tätigkeit war er rund zehn Jahre bei der Lufthansa Technik AG und als Senior Consultant in Katar beschäftigt.

Von: Prof. Dr. Martin Hinsch für airliners.de
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