De uiteenlopende paden die 2 vrouwen namen om automatiseringsinspanningen te leiden

Het automatiseren van de fabricage en assemblage van lucht- en ruimtevaart- en defensiecomponenten is geen eenvoudige taak. Onderdelen zijn vaak complex, met een hoog/laag mix van componenten die variëren van robuust tot micro in grootte, en dit diverse aanbod leent zich niet per se voor automatisering.

Er zijn talloze vaardigheden nodig om deze taken te automatiseren en om de teams te leiden die ze tot een goed einde brengen. Ze kunnen van de harde technische variëteit zijn:codering, robotica, kunstmatige intelligentie/machine learning, metrologie. Vaak vereisen ze bepaalde "zachte" vaardigheden, zoals teambuilding en leiderschap, en persoonlijkheidskenmerken, zoals vasthoudendheid, nieuwsgierigheid en creatief denken.

Twee vooraanstaande technische executives, Nicole Williams van The Boeing Co. en Marie-Christine Caron van GE Aviation, houden toezicht op de automatiseringsinspanningen bij hun respectievelijke bedrijven - en beschikken over deze vaardigheden in overvloed.

De vrouwen, die door het tijdschrift Smart Manufacturing dit jaar werden genoemd als twee van de '20 vrouwen die hun stempel drukken op robotica en automatisering', spraken onlangs in een verwante webinar (https://bit.ly/Robotics2paths) waarin werd beschreven hoe ze aan hun start kwamen , de rollen die ze spelen, de problemen en uitdagingen waarmee ze worden geconfronteerd en wat de toekomst in petto heeft voor de volgende generatie vrouwelijke ingenieurs.

Verschillende routes naar succes

Deze vrouwen zijn door verschillende levens-, academische en loopbaankeuzes naar hun bedrijfsposities gestegen.

Voor Williams leek een leven van wiskunde en wetenschap een uitgemaakte zaak. Haar gezinsleven was als een technische speeltuin:haar vader en oom waren elektrotechnici en haar tante was werktuigbouwkundig ingenieur. Rondom het huis stond elektronica te wachten om te worden gedemonteerd om te zien hoe ze werkten. Vlakke oppervlakken waren de thuisbasis voor het coderen van tijdschriften waarmee Williams haar ontluikende codeervaardigheden kon oefenen, en prototypes van ornamenten en muziekkaarten die haar vader mee naar huis nam van zijn baan als ontwikkelingsingenieur bij Hallmark. (Een favoriet uit de kindertijd was een ornament dat een 3D besneeuwd vakantietafereel liet zien met een treintje dat door een tunnel tuft.)

"Al sinds ik heel jong was, ben ik geïnteresseerd in dingen uit elkaar halen, computers, programmeren en het oplossen van problemen", zei Williams. “Ik heb wiskunde altijd leuk gevonden. Het is consistent en betrouwbaar. Het is niet willekeurig of grillig of veranderend.”

Haar werktuigbouwkundige tante leerde haar dat werktuigbouwkundigen aan alles kunnen werken, van het ontwerpen van commerciële producten tot medische implantaten tot robotica en nucleaire faciliteiten.

“Ik vond de verscheidenheid aan projecten die ik kon steunen erg leuk. Ik vond het heerlijk om nieuwe dingen te leren en mijn vaardigheden te gebruiken om verschillende soorten problemen op te lossen, zowel binnen als buiten het werk”, zei ze.

Haar interesse in robotica begon aan de Universiteit van Missouri-Rolla (nu Missouri S&T), waar ze werkte met een SCARA (Selective Compliance Articulated Robot Arm) configuratierobot om rechthoekige houtblokken van cirkelvormige blokken te sorteren en ze naar behoefte te pakken en te plaatsen.

Dit academische project hielp haar programmeervaardigheden aan te scherpen - vaardigheden die haar naar eigen zeggen hielpen om in 1999 aangenomen te worden bij The Boeing Co.

Aanvankelijk ondersteunde Williams een ontwikkelingsrobot die werd ingezet om verschillende onderdelen te verwerken. De robot in portaalstijl had een grote eindeffector met spoelen van koolstofvezel, epoxymateriaal. De machine maakte gebruik van B+-programmering en veel van haar vroege opdrachten omvatten het maken van tekeningen voor dit apparaat.

Terwijl ze aan deze opdrachten werkte, nam ze andere vaardigheden op.

"Ik heb geleerd over het octrooiaanvraagproces en hoe moeilijk het kan zijn en hoe lang het proces kan duren", zei ze. "Ik raakte al snel betrokken bij het programmeren met een [robotsimulatiesoftware]-product genaamd IGRIP, waarmee ik robotprogrammeertools en simulatietools voor robotprogramma's maakte."

Ze werd bedreven in het gebruik van een Boeing-uitvinding genaamd RAC, of ​​zelfbeheersing van robotassemblage, die vertrouwde op een op doelen gebaseerde autonomie die het bedrijf in de loop van de tijd in staat zou stellen de algehele effectiviteit van apparatuur (OEE), de eerste kwaliteit en bruikbaarheid te verbeteren voor zowel onderhoud als mechanica.

"Om automatisering in een ruimtevaartomgeving zo flexibel mogelijk te maken, vertrouwen we sterk op deze doelgerichte besturing", zei ze. "In plaats van een expliciet script te schrijven van acties die de robot moet voltooien of uitvoeren, zoals bij traditionele robotprogrammering, geven we hem een ​​reeks doelen en regels over hoe deze doelen te bereiken."

In één project was een werkcel voorzien van lokalisatie met behulp van machine vision, de op doelen gebaseerde toezichtcontroles van het RAC en robotnauwkeurigheid door middel van kinematische kalibraties.

“We hebben specifieke kinematische kalibratie die we gebruiken voor onze robots. En dan een volledig gebruik van OOP zonder enige aanpassing, "zei ze, verwijzend naar objectgeoriënteerd programmeren. "Dat is iets wat volgens mij vrij zeldzaam is, om een ​​programma rechtstreeks van de computer van de NC-programmeur te kunnen halen en het in de winkel uit te voeren zonder veel drooglopen of aanpassingen te hoeven doen."

Het werd de rol van Williams om alle modellen samen te voegen tot IGRIP, dat is geprogrammeerd met behulp van een grafische simulatietaal en een opdrachtregelinterpreter. "Elk afzonderlijk programma en elk robotsysteem moest worden gesimuleerd om mogelijke problemen te identificeren voorafgaand aan de productie," zei ze.

Een probleem dat zich voordeed, was het boren van gaten in C-17-pylonen.

“In die tijd was ik de enige met de software en de mogelijkheid om alle onderdelen samen te brengen in de werkcel, inclusief de tooling, het onderdeel, de robot en de eindeffector. We identificeerden delen van het gereedschap die gebieden blokkeerden die de robot nodig had om toegang te krijgen om [de pylonen] te boren. Uiteindelijk moesten we een deel van de tooling wegsnijden om toegang te krijgen voor de robot-eindeffector.”

Dit project leerde haar een belangrijke les, en dat was om alle belanghebbenden eerder in het proces bij elkaar te brengen en voorafgaand aan de bouw meerdere omstandigheden en scenario's te simuleren. Veel van de simulaties die Williams heeft gemaakt, zijn zelfs gebruikt in vergaderingen met leveranciers van werktuigmachines, waardoor alle belanghebbenden hun zorgen konden visualiseren.

"Dit had vaak invloed op het ontwerp en de aanpassingen van de machine", zei ze. "Al snel begon ik te reizen om NC-programmeurs te trainen in het gebruik van de tools die we hadden ontwikkeld en hoe de simulaties te gebruiken in een productievliegtuigomgeving."

Het idee om automatisering en robotica te gebruiken als een hulpmiddel dat de flexibiliteit van het personeel en het gebruiksgemak van de werknemers verbetert, is een concept dat Williams gedurende haar hele carrière zou volgen. Het is een mentaliteit waar Caron ook in gelooft en die ze heeft toegepast bij het opbouwen van haar carrière.

Academie en atletiek

Net als Williams vond Caron wetenschap en wiskunde de drijvende krachten. Maar het was haar bekwaamheid op de tennisbaan die haar letterlijk goed van pas kwam toen het tijd was om te studeren voor een carrière in de techniek.

"Ik nam contact op met veel van de universiteiten in de VS die een tennisprogramma hadden en zei tegen hen:'Hé, ik woon in Quebec. Ik speel tennis en ik wil techniek studeren'", zei ze.

Voordat ze haar tennisbeurs verdiende aan de Universiteit van Massachusetts in Amherst, stuurde ze brieven naar 50 scholen in de VS

Met een beurs in de hand sprong ze een nieuw leven in, in een nieuw land, met een nieuwe cultuur, en leerde ze een evenwicht te vinden tussen academici en atletiek.

Die uitdagingen "hebben me ertoe gebracht in mezelf te geloven en het feit te begrijpen dat, zelfs als je niet weet wat je kunt verwachten, je nog steeds plezier kunt hebben en kunt slagen", zei Caron. "Het heeft mijn veerkracht en aanpassingsvaardigheden vergroot, en mijn geest geopend voor anderen en echt leren kennen en echt begrijpen hoe ik succesvol kan zijn en hoe ik in een team pas."

Na zijn afstuderen verhuisde Caron terug naar Canada en nam een ​​baan bij IBM, waar hij werkte aan micro-elektronica. “Als je micro-elektronica spreekt, spreek je automatisering omdat alles zo klein is en zo snel [in elkaar gezet] dat alles geautomatiseerd is. Dat was mijn eerste kennismaking met echte automatisering en zorgde ervoor dat ik echt van de link tussen technologie, logistiek en kwaliteit ging houden - om het beste product op de meest efficiënte manier te maken."

Caron klom op de IBM-ladder en werd uiteindelijk gepromoveerd tot manager van technische teams. "Ik ging van een technisch persoon naar een leider, maar ik was altijd erg verbonden met technologie en probeerde het team zeer succesvol te maken."

Na 13 jaar trad ze toe tot de faciliteit van GE Aviation in Bromont, Quebec. Deze carrièresprong zou haar van een "supernauwkeurig mini-micro-elektronicateam naar een superrobuuste, maar tegelijkertijd zeer complexe luchtvaartwereld" brengen.

De locatie in Bromont maakt motorcomponenten voor Boeing- en Airbus-vliegtuigen en is de thuisbasis van het Global Robotics, Automation and Instrumentation R&D Center van het bedrijf dat geavanceerde robotprocessen en softwaretoepassingen ontwikkelt.

Niet lang nadat ze bij GE kwam werken, was er een opening in het Global Research Center, dat bekend staat als de GRC, en ze "greep die kans aan".

Uitdagingen aangaan

De baan bij het GRC stelde haar in staat om vanuit een technisch perspectief verder te onderzoeken wat er met automatisering en robotica kan worden gedaan.

Een opdracht van negen maanden in Tsjechië hielp haar om extra vaardigheden aan te scherpen. Daar was Caron niet alleen een automatiserings- of robotexpert, ze was een projectmanager.

"Ik had het geluk om deel uit te maken van het motorontwikkelingsprogramma in Praag", zei ze. “Ik heb geleerd om echt open te staan ​​voor cultuur en hun productieprocessen te begrijpen. Ik had veel [mijn eigen] antwoorden, maar ze pasten niet noodzakelijkerwijs bij de manier waarop ze de dingen zagen. Ik leerde dat ik de beperkingen moest begrijpen, de omgeving moest begrijpen en de juiste evolutie voor elke site moest voorstellen."

Hoewel automatisering productieve voordelen kan opleveren, leerde Caron dat potentiële gebruikers de hulp niet altijd zo snel accepteren.

De mentaliteit van sommigen is dat als ze meer capaciteit nodig hebben, ze er gewoon een extra lichaam op af schieten. De kern van deze zorg zijn banen.

"Mensen hadden zoiets van, 'het gaat onze banen innemen'. Nee, dat zal het niet; het zal je baan veilig stellen. Omdat je meer onderdelen gaat doen, nauwkeuriger en we zullen je hersenen nog steeds gebruiken voor andere taken, zei ze.

Een van haar meer uitdagende opdrachten was een handmatig project waarbij zegels in kleine samenstellingen moesten worden ingevoegd.

In een stuk van 50,8 x 50,8 mm van 2 inch bij 2 inch, bijvoorbeeld, moet de assemblagemedewerker mogelijk 40 zegels met een pincet plaatsen. “Het was erg vervelend werk voor de operators om te doen en het kostte ze een eeuwigheid. Dus hoe automatiseer je dit?”

Voor een mens is het een gemakkelijke, zij het moeizame taak:gewoon de zegels plukken en plaatsen.

Mensen kunnen bepalen of het zegel correct is geplaatst, of in ieder geval binnen de specificaties, en zelfs of het zegel aanwezig is.

Maar er zijn "veel dingen die je hersenen doen die heel moeilijk in een systeem te stoppen zijn", zei Caron.

Om dit assemblageproces te automatiseren, werd machine vision geïnstalleerd en AI/machine learning geïntegreerd in een werkcel.

"Automatiseringsrobotica zijn niet alleen robots, het is alles eromheen", zei ze. "Hoe zie je het [seal insertion], hoe lokaliseer je het, hoe weet je waar je bent in de 3D-ruimte en hoe voer je elke keer betrouwbaar een taak uit?"

Om dit te helpen bereiken, werden vijf verschillende camera's in de werkcel geïnstalleerd, elk met een specifieke toepassing.

Door de afbeeldingen te analyseren, kan AI een goede van een slechte afdichting bepalen. "Als je 'goed' of 'niet goed' zou zeggen zonder de AI, zou het systeem zeggen:'Het is anders, dus het is niet goed'. Maar AI brengt je die extra capaciteit om te zeggen:'Ik heb het niet nodig zwart-wit zijn; het kan grijs zijn',' zei Caron.

Imaging en AI bij Boeing

Van Williams' dagen op de universiteit, waar ze beeldtechnologie gebruikte om houtblokken te sorteren, tot haar afstudeeronderzoek dat beeldgegevens gebruikte om een ​​reeks neurale netwerken te trainen, heeft ze uitgebreid gebruik gemaakt van beeldvormings- en AI-technieken om automatiseringsproblemen op te lossen.

Eén project, dat Williams en haar team een ​​Boeing Silver Phantom-prijs zou opleveren, analyseerde boorpatronen op ruimtevaartcomponenten voor commerciële vliegtuigen.

Het besturingsschema maakte gebruik van het RAC-concept van Boeing en omvatte onderdeelscanning, evenals gegevens over gereedschap en onderdeelkenmerken, om nauwkeurige definitieve boorposities te bepalen.

"In de vliegtuigbouw is de randafstand een belangrijk gegeven", zei ze. "Als je een gat boort dat te dicht bij de rand van een ribbe of rondhout zit, loop je het risico dat dat onderdeel voortijdig defect raakt."

Hoewel de reeks projecten van Williams divers is, zei ze dat een van de meest effectieve projecten waaraan ze heeft gewerkt ook een van de eenvoudigste was:het volgen van de tools van werknemers.

Om ervoor te zorgen dat gereedschappen aan het eind van de dag verantwoord zijn, nam een ​​technicus vroeger een stuk schuim en tekende de vorm van een gereedschap op het materiaal. Ze namen dan een Dremel en sneden met de hand de vorm van het gereedschap uit.

De geautomatiseerde oplossing maakte gebruik van een mobiele kar waarin de arbeiders hun gereedschap neerlegden en een machine vision-systeem zou een afbeelding van de gereedschapskist vastleggen, deze vertalen in een binaire afbeelding, deze vervolgens vertalen in een Excel-bestand en uiteindelijk zou het bestand worden verzonden naar een lasersnijder om het schuim te snijden.

"We moesten veel uitdagingen op het gebied van visiesystemen bedenken. Sommige gereedschappen zijn bijzonder glanzend. Sommige werknemers hebben 'aangepaste aanpassingen' aan hun gereedschap aangebracht, zoals het toevoegen van tape, "zei ze. "Daarom konden we geen kant-en-klaar systeem gebruiken.

"Het was een vrij eenvoudig project, dat heel snel in elkaar zat, maar het redde onze operators die in staat waren om van misschien acht of tien [gereedschaps]-laden per dag af te werken naar het kunnen voltooien van meerdere volledige gereedschapskisten op een dag," Williams gezegd. "Het was echt een dramatische toename van de doorvoer voor het team."

De teamleiders van morgen

Op de lange termijn is het doel om betere, meer kosteneffectieve onderdelen te maken. And the talents that Williams and Caron bring to their positions are making that happen in GE and Boeing facilities around the world.

And, while the women are still somewhat of an anomaly in manufacturing engineering these two women have proven that there are no “men only” jobs.

Williams and Caron have worked with and for and have led male colleagues—and they have risen to the top of their professions.

Each did so through hard work, and a willingness to learn and try new things.

For the next generation of female engineers and manufacturing company executives, the pair urges those considering these professions to follow the things that interest and inspire them.

“Think about what connects you, what drives you, whether it be a particular technology, a particular skill set, or particular group of folks you know,” Williams said. “And then continue your education. Take one class, take a couple of classes. Just dip your toe in the water and see what interests you, and what really drives you.”

Caron agreed:“Go with your heart. If you like math, don’t worry. That profession is evolving and there’s so many branches you can take. Don’t be afraid to try it. Trust yourself, be yourself, and do what you love.

“You grow from every single step of your work experience and your life experience,” Caron added. “Make the most out of them, and take the small nuggets and put them together into what you want to become and how you want to be. And really, for me, this automation journey is really an example of that.”