Die unterschiedlichen Wege, die 2 Frauen einschlugen, um die Automatisierungsbemühungen zu leiten

Die Automatisierung der Fertigung und Montage von Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungskomponenten ist keine einfache Aufgabe. Teile sind oft komplex, mit einer hohen/niedrigen Mischung von Komponenten, die von robust bis mikrogroß sind, und diese Vielfalt eignet sich nicht unbedingt für die Automatisierung.

Unzählige Fähigkeiten sind erforderlich, um diese Aufgaben zu automatisieren – und um die Teams zu führen, die sie zum Erfolg führen. Sie können von der Hard-Engineering-Variante sein:Kodierung, Robotik, künstliche Intelligenz/maschinelles Lernen, Metrologie. Oft erfordern sie bestimmte „Soft Skills“ wie Teambildung und Führung sowie Persönlichkeitsmerkmale wie Hartnäckigkeit, Neugier und kreatives Denken.

Zwei führende technische Führungskräfte, Nicole Williams bei The Boeing Co. und Marie-Christine Caron bei GE Aviation, beaufsichtigen die Automatisierungsbemühungen in ihren jeweiligen Unternehmen – und verfügen über diese Fähigkeiten im Überfluss.

Die Frauen, die das Smart Manufacturing Magazin dieses Jahr als zwei der „20 Frauen, die sich in Robotik und Automatisierung einen Namen gemacht haben“ ernannte, sprachen kürzlich in einem verwandten Webinar (https://bit.ly/Robotics2paths) – und erläuterten, wie sie ihren Anfang hatten , die Rollen, die sie spielen, die Probleme und Herausforderungen, mit denen sie konfrontiert sind, und was die Zukunft für die nächste Generation von Ingenieurinnen bereithält.

Verschiedene Wege zum Erfolg

Diese Frauen stiegen durch verschiedene Lebens-, Studien- und Karriereentscheidungen in ihre Unternehmenspositionen auf.

Für Williams schien ein Leben in Mathematik und Wissenschaft eine ausgemachte Sache. Ihr Privatleben war wie ein Spielplatz für Ingenieure:Ihr Vater und ihr Onkel waren Elektroingenieure und ihre Tante war Maschinenbauingenieurin. Rund um das Haus warteten elektronische Geräte nur darauf, auseinandergebaut zu werden, um zu sehen, wie sie funktionierten. Flache Oberflächen waren die Heimat von Programmierzeitschriften, die es Williams ermöglichten, ihre aufstrebenden Programmierfähigkeiten zu üben, und Prototypen von Ornamenten und Musikkarten, die ihr Vater von seinem Job als Entwicklungsingenieur bei Hallmark mit nach Hause brachte. (Ein Liebling der Kindheit war ein Ornament, das eine schneebedeckte Urlaubsszene in 3D mit einem kleinen Zug zeigte, der durch einen Tunnel tuckert.)

„Seit ich sehr jung war, habe ich mich dafür interessiert, Dinge auseinanderzunehmen, Computer zu programmieren, zu programmieren und Probleme zu lösen“, sagte Williams. „Ich habe Mathe schon immer gemocht. Es ist konsistent und zuverlässig. Es ist nicht willkürlich oder skurril oder veränderlich.“

Ihre Tante als Maschinenbauingenieurin hat ihr beigebracht, dass Maschinenbauingenieure an allem arbeiten können, von der Entwicklung kommerzieller Produkte über medizinische Implantate bis hin zu Robotik und Nuklearanlagen.

„Mir hat die Vielfalt der Projekte, die ich unterstützen konnte, sehr gut gefallen. Ich habe es geliebt, neue Dinge zu lernen und meine Fähigkeiten einzusetzen, um verschiedene Arten von Problemen zu lösen, sowohl innerhalb als auch außerhalb der Arbeit“, sagte sie.

Ihr Interesse an Robotik begann an der University of Missouri-Rolla (jetzt Missouri S&T), wo sie mit einem SCARA-Konfigurationsroboter (Selective Compliance Articulated Robot Arm) arbeitete, um rechteckige Holzblöcke von kreisförmigen Blöcken zu sortieren und sie nach Bedarf zu kommissionieren und zu platzieren. P>

Dieses akademische Projekt half ihr dabei, ihre Programmierfähigkeiten zu verfeinern – Fähigkeiten, von denen sie sagte, dass sie ihr geholfen haben, 1999 bei The Boeing Co. eingestellt zu werden.

Zunächst unterstützte Williams einen Entwicklungsroboter, der für die Handhabung einer Vielzahl von Teilen eingesetzt wurde. Der Roboter im Gantry-Stil verfügte über einen großen Endeffektor, der Spulen aus Kohlefaser und Epoxidmaterial enthielt. Die Maschine verwendete B+-Programmierung, und viele ihrer frühen Aufgaben umfassten das Erstellen von Zeichnungen für diese Einheit.

Während sie an diesen Aufgaben arbeitete, eignete sie sich andere Fähigkeiten an.

„Ich habe etwas über das Patentanmeldungsverfahren erfahren und wie schwierig es sein kann und wie lange das Verfahren dauern kann“, sagte sie. „Ich begann bald mit der Programmierung mit einem [Roboter-Simulationssoftware]-Produkt namens IGRIP und erstellte Roboter-Programmier-Tools und Simulations-Tools für Roboter-Programme.“

Sie wurde geschickt darin, eine Boeing-Erfindung namens RAC (Roboter Assembly Self-Control) zu verwenden, die auf einer zielbasierten Autonomie beruhte, die es dem Unternehmen im Laufe der Zeit ermöglichte, seine Gesamtanlageneffektivität (OEE), Erstqualität und Benutzerfreundlichkeit zu verbessern für Wartung und Mechanik.

„Um die Automatisierung in einer Luft- und Raumfahrtumgebung so flexibel wie möglich zu gestalten, verlassen wir uns stark auf diese zielbasierte Steuerung“, sagte sie. „Anstatt wie bei der traditionellen Roboterprogrammierung ein explizites Skript mit Aktionen zu schreiben, die der Roboter vervollständigen oder ausführen soll, geben wir ihm eine Reihe von Zielen und Regeln, wie diese Ziele erreicht werden sollen.“

In einem Projekt verfügte eine Arbeitszelle über eine Lokalisierung mit maschinellem Sehen, die zielbasierte RAC-Überwachungskontrolle und Robotergenauigkeit durch kinematische Kalibrierungen.

„Wir haben eine spezifische kinematische Kalibrierung, die wir für unsere Roboter verwenden. Und dann eine vollständige Nutzung von OOP ohne jede Nachbesserung“, sagte sie und bezog sich dabei auf die objektorientierte Programmierung. „Das ist meiner Meinung nach ziemlich selten, ein Programm direkt vom Computer des NC-Programmierers nehmen und in der Werkstatt ausführen zu können, ohne viel Probelauf oder Anpassungen durchführen zu müssen.“

Es wurde Williams Aufgabe, alle Modelle in IGRIP zusammenzufügen, das mit einer grafischen Simulationssprache und einem Befehlszeileninterpreter programmiert wird. „Jedes einzelne Programm und Robotersystem musste simuliert werden, um potenzielle Probleme vor der Produktion zu identifizieren“, sagte sie.

Ein Problem, das sich zeigte, war das Bohren von Löchern in C-17-Pylonen.

„Damals war ich der einzige mit der Software und der Fähigkeit, alle Teile in der Arbeitszelle zusammenzubringen, einschließlich der Werkzeuge, des Teils, des Roboters und des Endeffektors. Wir identifizierten Teile der Werkzeuge, die Bereiche blockierten, auf die der Roboter zum Bohren [die Pylone] zugreifen musste. Am Ende mussten wir einen Teil des Werkzeugs wegschneiden, um den Zugang für den Roboter-Endeffektor zu ermöglichen.“

Dieses Projekt lehrte sie eine wichtige Lektion, nämlich alle Beteiligten früher im Prozess zusammenzubringen und mehrere Bedingungen und Szenarien vor dem Bau zu simulieren. Tatsächlich wurden viele der Simulationen, die Williams erstellt hat, in Besprechungen mit Werkzeugmaschinenlieferanten verwendet, um allen Interessengruppen zu helfen, Bedenken zu visualisieren.

„Dies wirkte sich oft auf das Maschinendesign und die Modifikationen aus“, sagte sie. „Bald fing ich an zu reisen, um NC-Programmierer in der Verwendung der von uns entwickelten Tools und der Verwendung der Simulationen in einer Produktionsflugzeugumgebung zu schulen.“

Die Idee, Automatisierung und Robotik als Werkzeug einzusetzen, das die Flexibilität der Mitarbeiter und die Benutzerfreundlichkeit der Mitarbeiter verbessert, ist ein Konzept, das Williams während ihrer gesamten Karriere verfolgen würde. Es ist eine Denkweise, an die auch Caron glaubt und die sie beim Aufbau ihrer Karriere angewendet hat.

Akademiker und Leichtathletik

Wie Williams fand Caron Wissenschaft und Mathematik als treibende Kräfte. Aber es war ihr Können auf dem Tennisplatz, das ihr buchstäblich gute Dienste leistete, als es an der Zeit war, für eine Karriere als Ingenieurin zu studieren.

„Ich habe mich an viele der Universitäten in den USA gewandt, die ein Tennisprogramm hatten, und ihnen gesagt:‚Hey, ich lebe in Quebec. Ich spiele Tennis und möchte Ingenieurwesen studieren‘“, sagte sie.

Bevor sie ihr Tennisstipendium an der University of Massachusetts in Amherst erhielt, schickte sie Briefe an 50 Schulen in den USA

Mit einem Stipendium in der Hand sprang sie in ein neues Leben, in ein neues Land, mit einer neuen Kultur und lernte, Akademiker und Sportler unter einen Hut zu bringen.

Diese Herausforderungen „haben mich dazu gebracht, an mich selbst zu glauben und die Tatsache zu verstehen, dass man, selbst wenn man nicht weiß, was einen erwartet, trotzdem Spaß haben und erfolgreich sein kann“, sagte Caron. „Es hat meine Resilienz- und Anpassungsfähigkeiten verbessert und meinen Geist für andere geöffnet und wirklich erfahren und wirklich verstanden, wie ich erfolgreich sein kann und wie ich in ein Team passe.“

Nach seinem Abschluss zog Caron zurück nach Kanada und nahm eine Stelle bei IBM an, wo er im Bereich Mikroelektronik arbeitete. „Wenn Sie von Mikroelektronik sprechen, sprechen Sie von Automatisierung, weil alles so klein und [Montage] so schnell ist, dass alles automatisiert ist. Das war meine erste Begegnung mit echter Automatisierung und hat mich dazu gebracht, die Verbindung zwischen Technologie, Logistik und Qualität wirklich zu lieben – um das beste Produkt auf die effizienteste Weise herzustellen.“

Caron stieg die IBM-Leiter hinauf und wurde schließlich zum Leiter von Ingenieurteams befördert. „Ich habe mich von einer technischen Person zu einer Führungskraft entwickelt, aber ich war immer sehr mit Technologie verbunden und habe versucht, das Team sehr erfolgreich zu machen.“

Nach 13 Jahren trat sie in das Werk von GE Aviation in Bromont, Quebec, ein. Dieser Karrieresprung würde sie von einem „superpräzisen Mini-Mikroelektronikteam in eine superrobuste, aber gleichzeitig sehr komplexe Luftfahrtwelt“ führen.

Der Standort Bromont stellt Triebwerkskomponenten für Boeing- und Airbus-Flugzeuge her und beherbergt das Global Robotics, Automation and Instrumentation R&D Center des Unternehmens, das fortschrittliche Roboterprozesse und Softwareanwendungen entwickelt.

Kurz nachdem sie zu GE kam, gab es eine Stelle im Global Research Center, das als GRC bekannt ist, und sie „ergriff diese Gelegenheit.“

Herausforderungen annehmen

Die Stelle beim GRC ermöglichte es ihr, weiter zu erforschen, was mit Automatisierung und Robotik aus technischer Sicht getan werden könnte.

Ein neunmonatiger Einsatz in der Tschechischen Republik half ihr, zusätzliche Fähigkeiten zu verfeinern. Dort war Caron nicht nur Automatisierungs- oder Roboterexpertin, sie war Projektmanagerin.

„Ich hatte das Glück, Teil des Motorenentwicklungsprogramms in Prag zu sein“, sagte sie. „Ich habe gelernt, der Kultur gegenüber wirklich aufgeschlossen zu sein und ihre Herstellungsprozesse zu verstehen. Ich hatte viele [meine eigenen] Antworten, aber sie passten nicht unbedingt zu ihrer Sichtweise. Ich habe gelernt, dass ich die Einschränkungen und die Umgebung verstehen und die richtige Entwicklung für jeden Standort vorschlagen muss.“

Während die Automatisierung produktive Gewinne bringen kann, hat Caron gelernt, dass potenzielle Benutzer die Hilfe möglicherweise nicht immer so bereitwillig annehmen.

Die Denkweise einiger ist, dass sie, wenn sie mehr Kapazität benötigen, einfach eine zusätzliche Leiche darauf schießen. Der Kern dieser Sorge sind Arbeitsplätze.

„Die Leute sagten:‚Es wird unsere Jobs wegnehmen.‘ Nein, das wird es nicht; es sichert Ihren Arbeitsplatz. Weil Sie mehr Teile genauer erledigen werden und wir Ihr Gehirn immer noch für andere Aufgaben verwenden werden“, sagte sie.

Eine ihrer anspruchsvolleren Aufgaben befasste sich mit einem manuellen Projekt, bei dem Dichtungen in kleine Baugruppen eingesetzt werden mussten.

Bei einem Stück von 50,8 x 50,8 mm (2 x 2 Zoll) muss der Montagearbeiter beispielsweise 40 Dichtungen mit einer Pinzette einfügen. „Es war eine sehr mühsame Arbeit für die Bediener, die ewig dauerte. Wie automatisieren Sie das also?“

Für einen Menschen ist es eine einfache, wenn auch mühsame Aufgabe:Einfach die Siegel auswählen und platzieren.

Menschen können feststellen, ob das Siegel richtig sitzt oder zumindest innerhalb der Spezifikation liegt, und sogar, ob das Siegel vorhanden ist.

Aber es gibt „viele Dinge, die Ihr Gehirn tut, die ziemlich schwierig in ein System zu integrieren sind“, sagte Caron.

Um diesen Montageprozess zu automatisieren, wurde maschinelles Sehen installiert und KI/maschinelles Lernen in eine Arbeitszelle integriert.

„Automatisierungsrobotik ist nicht nur Roboter, es ist alles drumherum“, sagte sie. „Wie sehen Sie es [Siegel einfügen], wie lokalisieren Sie es, woher wissen Sie, wo Sie sich im 3D-Raum befinden, und wie führen Sie eine Aufgabe jedes Mal zuverlässig aus?“

Um dies zu erreichen, wurden in der Arbeitszelle fünf verschiedene Kameras installiert, von denen jede eine bestimmte Anwendung hat.

Durch die Analyse der Bilder kann die KI ein gutes von einem schlechten Siegel unterscheiden. „Wenn Sie ohne die KI „gut“ oder „nicht gut“ sagen würden, würde das System sagen:„Es ist anders, also ist es nicht gut.“ Aber die KI bringt Ihnen diese zusätzliche Fähigkeit, um zu sagen:„Ich brauche es nicht schwarz und weiß sein; es kann grau sein‘“, sagte Caron.

Bildgebung und KI bei Boeing

Von Williams College-Tagen, als sie Bildgebungstechnologie zum Sortieren von Holzblöcken einsetzte, bis zu ihrer Abschlussforschung, bei der Bilddaten zum Trainieren einer Reihe neuronaler Netze verwendet wurden, hat sie Bildgebungs- und KI-Techniken umfassend eingesetzt, um Automatisierungsherausforderungen zu lösen.

Ein Projekt, das Williams und ihrem Team einen Boeing Silver Phantom Award einbrachte, analysierte Bohrmuster an Luft- und Raumfahrtkomponenten für Verkehrsflugzeuge.

Das Steuerungsschema nutzte das RAC-Konzept von Boeing und integrierte Teilescans sowie Daten zu Werkzeugen und Teilemerkmalen, um genaue endgültige Bohrpositionen zu bestimmen.

„Im Flugzeugbau ist der Kantenabstand ein wichtiges Datum“, sagte sie. „Wenn Sie ein Loch zu nahe an der Kante einer Rippe oder eines Holms bohren, riskieren Sie einen vorzeitigen Ausfall dieses Teils.“

Während Williams‘ Projektpalette vielfältig ist, sagte sie, dass eines der effektivsten Projekte, an denen sie gearbeitet hat, auch eines der einfachsten war:die Verfolgung der Tools der Mitarbeiter.

Früher nahm ein Techniker ein Stück Schaumstoff und zeichnete die Form eines Werkzeugs auf das Material, um sicherzustellen, dass Werkzeuge am Ende des Tages abgerechnet werden. Sie nahmen dann einen Dremel und schnitzten die Form des Werkzeugs von Hand heraus.

Die automatisierte Lösung verwendete einen mobilen Wagen, in dem die Arbeiter ihre Werkzeuge auslegten, und ein Bildverarbeitungssystem erfasste ein Bild des Werkzeugkastens, übersetzte es in ein Binärbild, übersetzte es dann in eine Excel-Datei und schließlich wurde die Datei an gesendet ein Laserschneider zum Schneiden des Schaums.

„Wir mussten uns mit vielen Herausforderungen bei Vision-Systemen auseinandersetzen. Manche Werkzeuge glänzen besonders. Einige Arbeiter haben „kundenspezifische Anpassungen“ an ihren Werkzeugen vorgenommen, wie z. B. das Hinzufügen von Klebeband“, sagte sie. „Deshalb konnten wir kein System von der Stange verwenden.

„Es war ein ziemlich einfaches Projekt, das sehr schnell funktionierte, aber es rettete unsere Bediener, die in der Lage waren, von vielleicht acht oder zehn [Werkzeug]-Schubladen pro Tag auf mehrere volle Werkzeugkisten an einem Tag umzusteigen“, Williams sagte. „Das war eine wirklich dramatische Steigerung des Durchsatzes für das Team.“

Die Teamleiter von morgen

Langfristig besteht das Ziel darin, bessere und kostengünstigere Teile herzustellen. Und die Talente, die Williams und Caron in ihre Positionen einbringen, machen dies in den Einrichtungen von GE und Boeing auf der ganzen Welt möglich.

Und während die Frauen in der Fertigungstechnik immer noch eine gewisse Anomalie darstellen, haben diese beiden Frauen bewiesen, dass es keine „Männerberufe“ gibt.

Williams und Caron haben mit und für männliche Kollegen gearbeitet und sie geführt – und sie sind an die Spitze ihrer Berufe aufgestiegen.

Jeder tat dies durch harte Arbeit und die Bereitschaft, Neues zu lernen und auszuprobieren.

Für die nächste Generation von Ingenieurinnen und Führungskräften von Produktionsunternehmen fordert das Paar diejenigen auf, die diese Berufe in Betracht ziehen, den Dingen zu folgen, die sie interessieren und inspirieren.

„Denken Sie darüber nach, was Sie verbindet, was Sie antreibt, sei es eine bestimmte Technologie, eine bestimmte Fähigkeit oder eine bestimmte Gruppe von Leuten, die Sie kennen“, sagte Williams. „Und dann bilde dich weiter. Nehmen Sie eine Klasse, nehmen Sie ein paar Klassen. Tauchen Sie einfach Ihren Zeh ins Wasser und sehen Sie, was Sie interessiert und was Sie wirklich antreibt.“

Caron stimmte zu:„Geh mit deinem Herzen. Wenn Sie Mathe mögen, machen Sie sich keine Sorgen. Dieser Beruf entwickelt sich weiter und es gibt so viele Zweige, die Sie ergreifen können. Haben Sie keine Angst, es zu versuchen. Vertraue dir selbst, sei du selbst und tue, was du liebst.

„Man wächst an jedem einzelnen Schritt seiner Arbeits- und Lebenserfahrung“, fügte Caron hinzu. „Machen Sie das Beste aus ihnen und nehmen Sie die kleinen Nuggets und fügen Sie sie zu dem zusammen, was Sie werden und wie Sie sein möchten. Und wirklich, für mich ist diese Automatisierungsreise wirklich ein Beispiel dafür.“