A Jövő Gyára

Egy korszerű repülőgépgyár felépítése már nyomokban sem emlékeztet a régmúlt zajos, ad hoc kialakítású gyártósoraira. A legújabb technológiák, megoldások és berendezések révén a modern gyártás hatékonnyá, szervezetté és tagolttá vált. S vajon mit hoz a holnap? A repülő­gépgyár jövője egy kutatási és technológiai projekten alapul, amelynek célja, hogy új tech­nikák előtérbe helyezésével javítsa az Airbus azon gyártási folyamatainak versenyképességét, ahol még mindig túlsúlyban vannak a kézi mű­veletek.

Intelligens szerszámok fejlesztése az Airbusnál

A kiberfizikai rendszerekkel és a National Instruments (NI) Big Analog Data™ megoldásával kialakított intelligens, kezelőközpontú gyártás során az ember és gép egyazon fizikai környezetben, együttműködve dolgozhat. A Jövő Gyárához magas absztrakciós szintű, moduláris platformra van szükség, amely kereskedelmi forgalomban kapható eszközökre épül. Egy ilyen jellegű üzemben a hatékonyság javításának kiemelkedő fontosságú elemei az „intelligens” szerszámok. Ezeket úgy tervezték, hogy kapcsolatba léphessenek akár egy központi infrastruktúrával, akár helyben az operátorral vagy egy másik szerszámmal, amennyiben helyzetfelismerésre és valósidejű döntéshozatalra van szükség a helyi-, illetve a hálózaton megosztott információk alapján.
Gyártási környezetben – az intelligens szerszámoknak köszönhetően – nincs szükség adatrögzítésre és útmutatók használatára. Ezáltal egyszerűsödik a gyártási folyamat, és javul a hatékonyság. A kezelők a gyártási műveletekre összpontosíthatnak, kizárólag a megfelelő szerszámok használatával. A „papírmentes projektekhez“ kapcsolódó korábbi kezdeményezések többségének középpontjában a papírmennyiség „háttérbe szorítása“ vagy táblagépekkel való kiváltása állt, de még itt is ún. „passzív adatokat“ használtak. Az intelligens szerszámok által kínált alternatív megközelítés az ún. „kontextusba helyezett adat“, amelynek létrehozása és feldolgozása folyamatos – ezt más szóval „élő adatnak“ is nevezhetjük.

1. ábra Jellegzetes repülőgép-összeszerelési környezet

Egy repülőgép összeszerelése során a kezelőnek több tízezer lépést kell végigkövetnie, amelyek között – minőségbiztosítási célból – számos ellenőrző lépésre is szükség van. Ha a rendszert intelligenciával ruházzuk fel, akkor az intelligens szerszámok követik, hogy mi lesz az operátor következő feladata, és automatikusan ennek megfelelően állítják be az adott szerszámot, ezzel egyszerűsítve a kezelő feladatát. Ha az operátor elvégezte a műveletet, az intelligens szerszámok ellenőrizni és naplózni is tudják az eredményt, javítva ezzel a gyártási folyamat hatékonyságát.
Egy konkrét példa: egy repülőgép valamely részének összeszerelésekor a jelenlegi gyártási folyamat szerint több, mint 1100 alapszerszám használatával kell körülbelül 400 ezer ponton műveletet végezni – például csavarokat adott nyomatékkal meghúzni. A keze­lőnek megadott lépéseket kell követnie, és minden egyes pozícióban a megfelelő szerszámmal kell a megadott meghúzási nyomatékot beállítania. Mivel a folyamat manuális, a gyártásban nagy kockázatot jelent az emberi tényező. Ez a kockázat azért is jelentős, mert hosszú távon akár egyetlen pont nem megfelelő nyomatékú rögzítése is több százezer dollárnyi kárt okozhat. Egy intelligens nyomatékkulcs a környezetéről kapott képinformációk alapján felismeri az operátor által elvégezni kívánt tevékenységet, és automatikusan beállítja az ehhez szükséges meghúzási nyomatékot. Az eszköz emellett képes a feladatvégzés eredményét központi adatbázisban tá­rolni, ezzel dokumentálva a szerelési művelet végrehajtását. A központi gyártási-kivitelezési rendszer (MES) adatbázisa és az eszközök elosz­tott intelligenciája segítségével a gyártás felelős vezetője pontosan meghatározhatja azokat a tevékenységeket és folyamatokat, amelyeket a minőségbiztosítás és minősítés során felül kell vizsgálni.

2. ábra Példa az intelligens szerszámok alapelemeire és a látásalapú beágyazott helymeghatározásra

Az Airbus három intelligens szerszámcsalád fejlesztésébe kezdett, amelyek különböző gyártási lépéseket végeznek el: fúrás, mérés, valamint adott nyomatékú csavaros rögzítés minőségadat-naplózással.
Az intelligens szerszámok alapplatformjaként az NI-rendszer­modult (System on Module ‑ SOM) használtuk, ami egyedülálló felépítésének és keretrendszerének köszönhetően felgyorsítja a fejlesztési folyamatot a tervezéstől a prototípus-előállításon át a végleges eszközök elkészítéséig. Már az NI SOM-alapú fejlesztés kezdete előtt olyan prototípust készíthettünk az NI CompactRIO-vezérlő (cRIO-9068) segítségével, amelybe a meglevő Airbus-könyvtárak függvényeit és nyílt forráskódú algoritmusokat is beépíthettünk. Ezekkel gyorsan kipróbálhattuk elképzeléseinket. A grafikus és szöveges programozás rugalmassága révén, valamint a Xilinx Zynq- és NI Linux Real-Time OS-felületen harmadik féltől származó fejlesztések újrahasznosításával kaptunk az intelligens szerszámok fejlesztésére kiválóan alkalmas absztrakciós környezetet. A végleges szerszám elkészítésekor is használhatjuk az NI SOM-re már kidolgozott programot, nem kell a teljes fejlesztési folyamatot elölről kezdeni.

3. ábra: Látási algoritmusok intelligens mérőszerszámokhoz

Összevetettünk számos SOM-et és egypaneles beágyazott számítógépet (SBC-t). Ezek közül az NI platformalapú tervezési megközelítését és hardver-szoftver integrációját páratlannak találtuk. Becslésünk szerint az NI-rendszertervező megközelítése (különös tekintettel az NI Linux Real-Time-ra és a LabVIEW FPGA Modulra) az NI SOM-mel karöltve a többi alternatívához képest tizedannyi idő alatt vezet el a megfelelő megoldáshoz. Mivel a szoftverrel az NI SOM már rendelkezik, többet foglalkozhatunk rendszerünk kulcsfontosságú funkcióival, például az FPGA-s képfeldolgozással.
A Jövő Gyára az Airbus hosszú távú, fokozatosan bővülő kutatási-technológiai projektje, amely kritikus fontosságú a gyártási folyamatok versenyképessége szempontjából. A gyors fejlesztés elsődleges jelentőségű az új technológiákat fokozatosan egymásra építő megközelítésünkben, a kezdeti megvalósíthatósági tanulmányoktól egészen a késztermék előállításáig. Az utóbbi években sokat dolgoztunk az elképzelésünkön, amelyhez jelentős segítséget kaptunk az NI technológiájával felgyorsított fejlesztési folyamatunkhoz.

Szerző: Sébastien Boria ‑ Airbus Group

National Instruments Hungary Kft.
1117 Budapest
Neumann J. u. 1/E 2. em. (Infopark E ép.)
Tel.: +36 1 481 1400, fax: +36 1 203 3490
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
http://hungary.ni.com

Szakmai tanácsadás: 06 80 204 704
Technikai kérdések: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.

Még több National Instruments

Címkék: intelligens szerszám