Airbus introduceert de fabriek van de toekomst

Het Track &Trace-testbed van het Industrial Internet Consortium zal oplossingen bieden voor de productie en het onderhoud van veiligheidskritieke producten zoals machines, voertuigen, vliegtuigen en dergelijke. In veel van deze sectoren worden steeds meer geavanceerde industriële elektrische gereedschappen gebruikt. Om de toekomstige gebruiksscenario's van intelligent elektrisch gereedschap in een industriële omgeving beter te begrijpen, sprak ik met Sébastien Boria van Airbus. Sébastien is R&D Mechatronics Technology Leader voor de Airbus-fabriek van de toekomst.

DIRK SLAMA Sébastien, je werkt aan het Airbus Factory of the Future-project. Dit klinkt als een zeer ambitieuze onderneming. Welke gebieden bestrijkt het project?

SÉBASTIEN BORIA Er zijn momenteel meer dan 8.000 Airbus-vliegtuigen in gebruik, met 15.276 bestellingen voor vliegtuigen op 31 januari 2015. Elk vliegtuig is een complex product dat bestaat uit miljoenen onderdelen die tot in de perfectie moeten worden geassembleerd. Het integreren van innovatieve productietechnieken is essentieel voor onze productiviteit. Tegenwoordig zijn digitale mock-ups, laserprojecties op vliegtuigrompen en complexe 3D-omgevingen al volledig geïntegreerd in onze processen. Omdat elke generatie van onze productielijnen een levensduur van meer dan tien jaar heeft, moet de Future Factory een visie aannemen die veel verder gaat dan slechts een jaar. Hierbij spelen allerlei belangrijke overwegingen, waaronder robotische exoskeletten voor assemblage, geavanceerde robots (van standaard tot cobotics), ALM-technologie, het virtuele plateau en digitalisering van de werkvloer, geïntegreerde productie, enzovoort. Het doel is om gebruik te maken van opkomende laboratoriumtechnologieën die kunnen worden aangepast of gerijpt om onze productieprocessen te verbeteren.

Maar de focus van je eigen werk is iets specifieker, nietwaar?

Ja, ik focus me vooral op slimme productie en geavanceerde robotica. We zijn bezig met het implementeren van een 'slimme werkplaats' die intelligente, verbonden productietools gebruikt om processen te stroomlijnen en foutbestendige processen voor de werkvloer te bieden.

Kun je een concreet voorbeeld geven?

Zeker wel. Denk aan de honderdduizenden op punten gebaseerde processtappen die moeten worden doorlopen om een ​​vliegtuig te assembleren. Vanwege het enorme aantal processtappen is het niet mogelijk om voor elke stap een individuele taak op werkcelniveau te hebben. In plaats daarvan moeten deze processtappen collectief worden beheerd als processequenties. De meeste montagetaken omvatten een boorproces, een puntcontrole (d.w.z. meting) en een aanhaalproces. Deze processen kunnen meerdere fasen binnen één takt omvatten, verspreid zijn over meerdere werkcellen of assemblagelijnen, of zelfs gedeeld worden door verschillende productieoperators. Er worden bijvoorbeeld verschillende koppel- en hoekparameters gebruikt in verschillende fasen van hetzelfde aanhaalproces, bijvoorbeeld op een enkele 3D-locatie. Als er dus iets misgaat met een van deze processen, kan dit leiden tot kostbare, speciale reparaties, alleen omdat het onderdeel niet in de juiste werkcel op de werkvloer staat. Er is dus een enorm potentieel om deze processen te verbeteren door de relevante handheld-tools intelligenter en meer verbonden te maken, bijvoorbeeld door de tools dynamisch te configureren voor de specifieke taak die voorhanden is.

Overzicht van het Track &Trace testbed van het Industrial Internet Consortium.

Naar welk soort gereedschap kijkt u specifiek?

Momenteel richten we ons op slimmere boor-, aanhaal- en meetprocessen uit de hand, hetzij via standaardtools met ingebouwde intelligentie of via draagbare computerintelligentie ingebed in bedieningspakken, zoals bijvoorbeeld riemsystemen. Later zullen we ook kijken naar integratie met robots en CNC-machines met hetzelfde architecturale ontwerp.

En hoe ziet uw oplossing eruit?

Alles is gekoppeld aan een platform dat gespecialiseerde hard- en software combineert. Met andere woorden, we gebruiken een architectuur die is gekoppeld aan gedistribueerde intelligentie die is ingebed in elk systeem dat betrokken is bij onze processen. Allereerst is er de toolintelligentie zelf. Handbediende elektrische gereedschappen die in onze Future Factory-omgeving worden gebruikt, moeten ofwel een ingebouwde besturingseenheid hebben of op zijn minst draagbare controllers kunnen ondersteunen. Dit is belangrijk om te zorgen voor lokale verwerking van procesinvoergegevens, in combinatie met ingebouwde sensoren en actuatoren die zijn gekoppeld aan het fysieke gereedschapsproces. En natuurlijk ook grotendeels gebruikmaken van draadloze connectiviteit.

En hoe zit het met tool-integratie?

In het verleden hebben we een meer traditionele, gecentraliseerde aanpak gevolgd, maar dit is niet efficiënt genoeg om heterogene systemen in realtime te beheren, gezien de noodzaak voor lagere infrastructuurkosten. Daarom kijken we nu meer naar oplossingen die werken als een mashup van onderling verbonden tools. We moeten gegevens van het ene systeem naar het andere overbrengen of de relevante synchronisatie uitvoeren, maar alleen op verzoek van de lokale inlichtingendienst of wanneer het een doel dient voor het algehele proces. Met andere woorden, niet elke tool is altijd verbonden met een centrale backend. Maar tools kunnen met elkaar in verbinding staan ​​om informatie en instructies uit te wisselen. Dit lost veel problemen op, bijvoorbeeld als u in een vliegtuig werkt waar geen draadloos netwerk beschikbaar is.

Hoe houdt u gereedschappen bij en brengt u gereedschapsinformatie in kaart met productiegegevens?

Lokalisatie binnenshuis is belangrijk, net als integratie met gegevens uit MES- en PLM-systemen. Het automatisch afstemmen van lokalisatiegegevens voor tools en werkitems met PLM-gegevens is ook belangrijk. Afstemming wordt gevraagd op basis van verschillende juistheidswaarden (zie ISO 15725) en afhankelijk van de toepassing. Het volgen van een gereedschap op de werkvloer of in een werkcel is niet dezelfde taak als het volgen van een handgereedschapspunt van de ene positie naar de andere bij het uitvoeren van processen op een afzonderlijk onderdeel. In het eerste geval kan onnauwkeurigheid in de tracking data overeenkomen met tientallen centimeters of zelfs meters, terwijl in het tweede geval de onnauwkeurigheid een kwestie van tienden van millimeters kan zijn. Nogmaals, systeemintegratie moet rekening houden met op context gebaseerd adaptief gedrag om fouten en niet-kwaliteitsresultaten te voorkomen.

Dus u integreert lokalisatiegegevens met 3D PLM-gegevens?

Nou, niet precies. We hebben uit ervaring geleerd dat CAD/CAM-gegevensmodellen die rechtstreeks van engineering komen, soms te gedetailleerd en fijnkorrelig kunnen zijn voor onze doeleinden. Daarom ontwikkelen we momenteel een tussenlaag die werkt met een vereenvoudigde XML-dataset voor geodata. Deze laag helpt de elektrische gereedschappen te integreren met de 3D PLM-laag. Je kunt ook niet verwachten dat werknemers op de werkvloer een volledige 3D-modelleringsomgeving gebruiken om hun werkomgeving te configureren. Dit betekent dat we een eenvoudigere configuratietoepassing moeten bouwen.

Enterprise IoT

Deze tekst is overgenomen uit het boek Enterprise IoT van Dirk Slama, Frank Puhlmann, Jim Morrish en Rishi M Bhatnagar (O'Reilly, 2015). Lees het interview met Martin Doelfs van Rexroth in Enterprise IoT voor inzichten in het leveranciersperspectief van industrieel elektrisch gereedschap.

Boek:Enterprise IoT

Het klinkt alsof veel verschillende soorten productieapparatuur en IT-systemen met elkaar moeten communiceren en samenwerken. Hoe rol je dit uit in een zeer heterogene omgeving met een groot aantal verschillende leveranciers?

Disseminatie is belangrijk, evenals een duidelijke focus op open interfaces en interfacegebaseerde integratie. Openheid van software via een API is de belangrijkste factor voor efficiënte integratie. Daarom definiëren we neutrale interfaces op basis van robuuste standaarden, die onze eigen ingenieurs, leveranciers en partners in staat zullen stellen tools en applicaties te ontwikkelen die passen in ons algehele ondersteuningssysteem op de werkvloer. Vanwege de hoge mate van heterogeniteit die we hier hebben, staat dit soort integratieve benadering centraal in ons toekomstige productiesysteem.