Pracujete v Airbuse na projekte fabriky budúcnosti. Čoho všetkého sa tento projekt týka?
S. Boria: Každé lietadlo je komplexný produkt skladajúci sa z miliónov dielov, ktoré musia byť perfektne zmontované. Integrácia inovatívnych výrobných techník je pre našu produktivitu veľmi dôležitá. Do našich procesov máme v súčasnosti už plne integrované technológie ako digitálne modely, laserové projekcie na trup lietadla a komplexné 3D prostredie. Každá generácia výrobných liniek má životnosť dlhšiu ako jednu dekádu a preto si fabrika budúcnosti musí osvojiť perspektívu, ktorá siaha podstatne ďalej ako jeden rok. Je veľa technologických prvkov, ktoré je možné brať do úvahy, ako sú napr. robotické exoskelety pre montáž, pokroková robotika od štandardnej až po kooperatívnu, ALM technológia (riadenie životného cyklu počítačového programu), virtualizácia a digitalizácia prevádzky, integrovaná výroba, atď. Cieľom je využiť nové laboratórne technológie, ktoré majú perspektívu dozrieť natoľko, že nám pomôžu zlepšiť naše procesy.
Vy osobne sa však sústredíte na špecifickejšie témy?
S. Boria: Zameriavam sa najmä na inteligentnú výrobu a pokrokovú robotiku. Nachádzame sa vo fáze implementácie inteligentnej prevádzky, ktorá využíva inteligentné navzájom prepojené nástroje znižujúce výskyt prípadných chýb v prevádzkových procesoch.
Môžete uviesť konkrétny príklad?
S. Boria: Predstavte si stovky tisíc krokov, ktoré je potrebné vykonať, aby bolo možné zostrojiť lietadlo. V pracovnej bunke preto nie je možné mať individuálnu úlohu pre každý krok. Namiesto toho je tieto kroky potrebné manažovať kolektívne ako procesné sekvencie. Väčšina montážnych úloh zahŕňa činnosti vŕtania, bodové kontroly (napr. meranie) a uťahovanie. Tieto procesy sa môžu skladať z viacerých etáp v rámci jedného taktu, môžu prechádzať cez niekoľko pracovných buniek alebo montážnych liniek resp. ich môžu dokonca zdieľať viacerí výrobní operátori. Napríklad rôzne parametre uhlov a krútiacich momentov sa používajú v odlišných fázach toho istého procesu uťahovania. V prípade poruchy v niektorom z týchto procesov by to mohlo viesť k špecifickej a nákladnej oprave len preto, že sa diel nenachádza v správnej pracovnej bunke. Je tu veľký potenciál na zlepšenie týchto procesov tak, že relevantné mobilné nástroje viac navzájom prepojíme a dáme im väčšiu inteligenciu napríklad prostredníctvom dynamickej konfigurácie nástrojov pre konkrétnu úlohu.
O ktoré špecifické nástroje máte záujem?
S. Boria: V súčasnosti sa zameriavame na inteligentnejšie procesy vŕtania, uťahovania a merania, ktoré chceme dosiahnuť buď pomocou štandardných nástrojov so zabudovanou inteligenciou alebo prostredníctvom nositeľnej počítačovej inteligencie vloženej do odevu operátorov ako sú napríklad systémy na opaskoch. Neskôr sa chceme venovať aj integrácii s robotmi a CNC strojmi, ktoré budú využívať rovnakú architektúru.
Ako vaše riešenie vyzerá?
S. Boria: Všetko je pripojené na platformu, ktorá je kombináciou špecializovaného hardvéru a softvéru. Inými slovami, používame architektúru pripojenú na distribuovanú inteligenciu, ktorá je zabudovaná do každého systému používaného v našich procesoch. Po prvé, máme tu samotnú inteligenciu nástrojov. Mobilné elektrické nástroje používané v našom prostredí fabriky budúcnosti budú musieť disponovať buď riadiacou jednotkou na základnej doske alebo aspoň budú musieť byť schopné podporovať nositeľné kontroléry. Toto je dôležité pre zabezpečenie lokálneho spracovania vstupných procesných dát v kombinácii so senzormi a aktuátormi umiestnenými na základnej doske pripojenými fyzicky k procesu. A samozrejme vo väčšine prevádzky sa presadzuje využitie bezdrôtovej konektivity.
Ako je to s integráciou nástrojov?
S. Boria: V minulosti sme presadzovali skôr tradičnejší centralizovaný prístup, ten však nie je dostatočne efektívny na manažovanie heterogénnych systémov v reálnom čase. Preto sa obzeráme po riešeniach, ktoré pracujú ako mix prepojených nástrojov. Potrebujeme prenášať dáta z jedného systému do druhého resp. vykonávať relevantnú synchronizáciu, ale len v prípade požiadavky od lokálnej inteligencie alebo pre účely celkového procesu. Inými slovami, nie každý nástroj je pripojený k centrálnemu backendu po celý čas. Nástroje sa však môžu navzájom prepájať, aby si vymieňali informácie a inštrukcie. Toto dokáže riešiť mnohé problémy, napr. prípad, keď sa pracuje vo vnútri lietadla, kde nie je k dispozícii žiadna bezdrôtová sieť.
Ako sledujete nástroje a zaznamenávate informácie z nich do výrobných dát?
S. Boria: Vnútorná lokalizácia je dôležitá, ako aj integrácia s dátami z MES a PLM systémov. Podstatné je tiež automatické zosúladenie lokalizačných dát nástrojov s PLM dátami. Zosúladenie sa požaduje na základe pravosti rôznych hodnôt (bližšie v ISO 15725) a závisí od konkrétnej aplikácie. Sledovanie nástroja v prevádzke alebo v rámci pracovnej bunky nie je tá istá úloha ako sledovať mobilný nástroj z jednej pozície na druhú počas realizácie procesov na individuálnom diele. V prvom prípade sa nepresnosť sledovacích dát môže pohybovať až v desiatkach centimetrov a dokonca metrov, zatiaľ čo v druhom prípade to môže byť záležitosť niekoľkých desatín milimetrov. Systémová integrácia musí zohľadniť adaptívne správanie na základe kontextu, aby sa predišlo chybám a nekvalitným výstupom.
Integrujete teda lokalizačné dáta s 3D PLM dátami?
S. Boria: Nie úplne. Praktická skúsenosť nám ukázala, že CAD/CAM modely prichádzajúce priamo od našich inžinierov sú pre naše účely niekedy príliš detailné. Vyvíjame preto istú medzivrstvu, ktorá pracuje so zjednodušenou množinou XML dát. Táto vrstva pomáha integrovať výkonné nástroje s vrstvou 3D PLM. Okrem toho, nedá sa od pracovníkov v prevádzke očakávať, že budú používať plnohodnotné 3D modelovacie prostredie na konfiguráciu svojho pracovného prostredia. Znamená to, že potrebujeme vytvoriť jednoduchšiu konfiguračnú aplikáciu.
Znie to tak, že do vzájomnej interakcie prichádza veľa rôznych typov výrobného vybavenia a IT systémov. Ako k tomu pristupujete vo veľmi heterogénnom prostredí s veľkým počtom rôznych dodávateľov?
S. Boria: Pozornosť jednoznačne sústredíme na otvorené rozhrania a integráciu na báze rozhraní. Hlavným prvkom, ktorý umožňuje efektívnu integráciu, je softvérová otvorenosť cez API. Definujeme preto neutrálne rozhrania postavené na odolných štandardoch umožňujúce našim vlastným inžinierom, dodávateľom a partnerom vyvinúť nástroje a aplikácie, ktoré zapadnú do nášho celkového prevádzkového podporného systému. Z dôvodu veľkej heterogenity je tento typ integračného prístupu ťažiskovým prvkom pre náš budúci výrobný systém.
O čom je projekt ICARO?
A. S. Roos: V tomto projekte sa snažíme vyvinúť priemyselného kolaboratívneho asistentského robota schopného bezpečne spolupracovať s ľuďmi a vyvíjať sa v dynamickom prostredí. Pomerne rozsiahly výskum sa už udial v oblasti servisných robotov s vysokým stupňom autonómnosti, ktorých úlohou je pomáhať starším a ľuďom s pohybovým hendikepom alebo postihnutím. Aplikovaním v priemyselnej sfére by sme radi vyvinuli roboty schopné rekonfigurovať svoje úlohy v prípade výskytu nečakanej situácie. Tento stupeň autonómnosti voláme adaptabilita.
Sú už roboty schopné prísť do interakcie s pracovníkmi?
Ch. Borst: Posledných 15 rokov sme sa sústredili hlavne na vývoj pohybových schopností samotného robota. V súčasnosti sa snažíme zahrnúť pracovníka a vyvinúť nejaký jazyk pre vzájomnú interakciu. Je to náročné, pretože tušiť, čo si človek myslí, je naozaj komplikované. Mohli by sme začať s jednoduchšími interakciami, napríklad so spoluprácou so zvieratami ako sú psi. To nám poskytne základné schémy interakcie a spolupráce, ktoré by sme mohli v blízkej budúcnosti aplikovať v mobilnej robotike.
Aké sú rozdiely pri porovnaní letectva s inými odvetviami ako je napr. automobilový priemysel?
A. S. Roos: V automobilovej fabrike sa vyrába jedno auto za minútu a približne 1000 áut za deň. Robot má cca 40 sekúnd na vykonanie svojej úlohy a jeho kompletné naprogramovanie zaberie približne mesiac. V Airbuse vyrábame 1,5 lietadla denne a musíme zohľadniť, že mnohé úlohy tu trvajú niekoľko hodín. To je veľmi náročné z pohľadu programovania. Máme stanovené vysoké požiadavky a veľkorozmerné diely. Potrebujeme mobilné, kolaboratívne roboty a veľmi jednoduchý a efektívny spôsob ich programovania.
Ako ďaleko sme vzdialení od toho, aby sme mali k dispozícii plne autonómne roboty?
Ch. Borst: Najbližším krokom bude skonštruovanie novej generácie humanoidného robota, ktorý bude bezpečne prichádzať do styku s ľuďmi. Očakávam, že roboty budú najskôr schopné imitovať veci, ktoré vidia resp. bude možné ich učiť prostredníctvom ukážok a predvádzania. Myslím, že nebudú tak inteligentné, aby sami prichádzali na nové riešenia a boli schopné prevziať kompletnú výrobu v priemyselnom závode.
-bb-