Budoucnost letecké výroby je výzkumný a technologický projekt s cílem podpořit vznikající technologie pro zvýšení konkurenceschopnosti výrobních procesů společnosti Airbus, ve kterých dnes ještě stále dominuje manuální práce.
Kyber-fyzické systémy umožňují inteligentnější výrobu s důrazem na operátora, která umožňuje operátorům a strojům spolupracovat ve stejném fyzickém prostředí. Projekt Factory of the Future také předpokládá široké nasazení modulární platformy s vysokou úrovní abstrakce, která je založena na komerčně dostupných modulech. Jednou z klíčových komponent pro zvyšování efektivity v projektu Factory of the Future jsou inteligentní nástroje. Tato chytrá zařízení jsou navržena pro komunikaci s centrálním velínem, případně lokálně s operátory či s jinými nástroji, ale pouze v případech, kdy to vyžaduje situace a je potřeba činit rozhodnutí v reálném čase v závislosti na lokální a distribuované inteligenci v síti.
Obr. 1: Typické prostředí při montáži letadla
V případě výrobního závodu mohou inteligentní nástroje usnadnit výrobní proces a zvýšit efektivitu, neboť nahradí fyzické čtení záznamů dat a manuálů. Operátoři se musejí soustředit na své provozní úkoly, při kterých potřebují mít volné ruce, aby mohli používat příslušné nástroje. Většina z předchozích iniciativ souvisejících s „bezpapírovými projekty“ se soustředila na „potlačení papíru“ nebo nahrazení papírů tablety, ale stále zahrnovaly využití tzv. „pasivních nebo mrtvých dat“. Inteligentní nástroje umožňují jinou alternativu, „data v kontextu“, která jsou generována a používána nepřetržitě – jinými slovy „živá data“.
Vývoj letadla zahrnuje desítky tisíc kroků, které musejí operátoři provádět spolu s mnoha kontrolami kvality. Po rozšíření systému o inteligenci rozumějí chytré nástroje tomu, jaké akce musí operátor provést jako další, a automaticky se přizpůsobují příslušným nastavením, což usnadňuje operátorovi práci. Když je akce dokončena, mohou chytré nástroje také monitorovat a zaznamenat výsledky akce, což zvyšuje efektivitu výrobního procesu.
Obr. 2: Příklad základu inteligentního nástroje / vizuální identifikace místa
Jako příklad, určitá součást letadla má zhruba 400 000 bodů, které je potřeba přitáhnout, a v současném výrobním procesu je k tomu potřeba přes 1100 přitahovacích nástrojů. Operátor musí pozorně sledovat seznam kroků a zajistit správné nastavení utažení pro každé místo s pomocí správného nástroje. Kvůli manuálnímu procesu lidská chyba významně zvyšuje nutnost násobných kontrol celé výroby. Je to důležité, protože i když dojde ke špatnému utažení byť i v jediném bodě, může taková chyba z dlouhodobého hlediska vést ke ztrátám ve stovkách tisíc dolarů. Inteligentní utahovací nástroj rozumí díky zpracování vizuálního vjemu z okolí, který úkol se operátor chystá provést, a automaticky nastaví správný moment. Zároveň může nástroj zaznamenat výsledek úlohy do centrální databáze pro ujištění, že dané místo bylo zpracováno správně. S pomocí databáze centrálního systému pro řízení výroby (MES) a distribuované inteligence zařízení se mohou výrobní manažeři při kontrole kvality a certifikaci přesně zaměřit na postupy a procesy, které je potřeba zkontrolovat.
Obr. 3: Algoritmy pro zpracování obrazu pro inteligentní měřicí nástroje
Airbus začíná s vývojem tří rodin inteligentních nástrojů, které se používají při různých výrobních procesech: vrtání, měření a záznam kvalitativních údajů, a utahování.
Otestovali jsme platformu NI System on Module jako základní platformu pro všechny tyto inteligentní nástroje, především kvůli připravenému vývojovému prostředí, které nabízí urychlení vývojového procesu od návrhu, přes tvorbu prototypu až po nasazení. Před vývojem na platformě NI SOM jsme vytvořili prototyp založený na kontroléru NI CompactRIO (cRIO-9068), který nám umožnil integrovat IP (Intelectual Property) ze stávajících knihoven společnosti Airbus a algoritmy z open-source prostředí, abychom mohli rychle ověřit své koncepty. Flexibilita spojená s používáním grafického i textového programování spolu s použitím komponent vyvinutých třetími stranami přenesených na systémy Xilinx Zynq a NI Linux Real-Time OS nabízí perfektní úroveň abstrakce pro vývoj takových nástrojů. Nyní můžeme kód, který jsme vyvinuli, použít na platformě NI SOM jako hotové řešení, a nemusíme začínat celý vývojový proces znovu od začátku.
Vyzkoušeli jsme několik systémů SOM a jednodeskových počítačů (SBC) a nenašli jsme žádnou konkurenci k platformě a úrovni integrace softwaru a hardwaru, které nabízí NI. Odhadujeme, že čas potřebný k dokončení vývoje s platformou NI SOM je zhruba desetinový oproti alternativním přístupům. To je dáno vyšší produktivitou řešení od NI při návrhu systému, především díky operačnímu systému NI Linux Real-Time a vývojovému prostředí LabVIEW. Se softwarem, který již platforma NI SOM nabízí, se můžeme soustředit na klíčové funkce našeho systému, jako je zpracování obrazu na FPGA.
Projekt Factory of the Future ve společnosti Airbus je dlouhodobým výzkumným a technologickým projektem, který je kritický z hlediska naší konkurenceschopnosti ve výrobních procesech. Rychlý vývoj je zásadní pro náš inkrementální přístup k vývoji nové technologie, od počáteční studie proveditelnosti až po rozšíření finálního produktu. Celou iniciativu jsme v průběhu posledních let pečlivě naplánovali a s technologií od NI můžeme svůj vývojový proces urychlit a přenést svou vizi do reality.
National Instruments (Czech Republic), s.r.o.
Sokolovská 136D
186 00 Praha 8
Česká republika
Tel: +420 224 235 774
Fax: +420 224 235 749
E-mail: ni.czech@ni.com
http://czech.ni.com
