2 人の女性が自動化の取り組みをリードするためにたどった分岐した道

航空宇宙および防衛コンポーネントの製造と組み立てを自動化することは、簡単な作業ではありません。多くの場合、パーツは複雑で、堅牢なサイズからマイクロ サイズまでさまざまなコンポーネントが混在しており、この多様な範囲は必ずしも自動化に適しているとは限りません。

これらのタスクを自動化し、それらを実現するチームを率いるには、無数のスキルセットが必要です。それらは、コーディング、ロボティクス、人工知能/機械学習、計測学など、ハード エンジニアリングのさまざまなものである可能性があります。多くの場合、彼らはチーム ビルディングやリーダーシップなどの特定の「ソフト」スキルと、粘り強さ、好奇心、創造的思考などの性格特性を必要とします。

The Boeing Co. の Nicole Williams と GE Aviation の Marie-Christine Caron という 2 人の主要なエンジニアリング エグゼクティブは、それぞれの会社で自動化の取り組みを監督しており、これらのスキルを豊富に持っています。

スマート マニュファクチャリング誌が今年、「ロボティクスと自動化で足跡を残した 20 人の女性」のうちの 2 人に挙げた女性たちは、最近、関連するウェビナー (https://bit.ly/Robotics2paths) で講演し、どのようにしてスタートしたかを詳しく説明しました。 、彼女たちが果たす役割、彼女たちが直面する問題と課題、次世代の女性エンジニアの将来について説明します。

成功へのさまざまなルート

これらの女性は、さまざまな人生、学問、キャリアの選択を通じて企業の地位に上り詰めました。

ウィリアムズにとって、数学と科学の人生は当然の結論のように思えました。彼女の家庭生活はエンジニアリングの遊び場のようなものでした。彼女の父と叔父は電気技師で、叔母は機械技師でした。家の周りには、電子機器が分解されてどのように機能するかを確認するのを待っていました。平らな面には、ウィリアムズが新進のコーディング スキルを練習できるコーディング雑誌や、父親が Hallmark の開発エンジニアとしての仕事から持ち帰った装飾品や音楽カードのプロトタイプが置かれていました。 (子供の頃のお気に入りは、雪に覆われた休日のシーンを 3D で表現したオーナメントで、小さな列車がトンネルを走っています。)

「私は幼い頃から、物を分解すること、コンピューター、プログラミング、問題解決に興味を持っていました」とウィリアムズは言いました。 「私は昔から数学が好きでした。一貫性があり、信頼できます。それは恣意的でも、気まぐれでも、変化するものでもありません。」

彼女の機械エンジニアの叔母は、機械エンジニアは商用製品の設計から医療用インプラント、ロボット工学や原子力施設まで、あらゆることに取り組むことができると彼女に教えました。

「サポートできるさまざまなプロジェクトが本当に気に入りました。新しいことを学ぶのが好きで、自分のスキルを使って仕事の内外でさまざまな種類の問題を解決しました」と彼女は言いました。

彼女のロボティクスへの関心は、ミズーリ大学ローラ校 (現在のミズーリ S&T) で始まり、SCARA (Selective Compliance Articulated Robot Arm) 構成ロボットを使用して、円形のブロックから長方形の木製ブロックを選別し、必要に応じてそれらを選択して配置しました。

このアカデミック プロジェクトは、彼女のプログラミング スキルを磨くのに役立ちました。1999 年にボーイング社に採用されるのに役立ったと彼女は言います。

当初、Williams は、さまざまな部品を処理するために採用された開発ロボットをサポートしていました。ガントリー スタイルのロボットは、炭素繊維、エポキシ材料のスプールを保持する大きなエンド エフェクターを特徴としていました。マシンは B+ プログラミングを使用しており、彼女の初期の割り当ての多くは、このユニットの図面を作成することでした。

これらの課題に取り組みながら、彼女は他のスキルを吸収しました。

「私は特許出願プロセスと、それがいかに困難であり、プロセスにどれだけ時間がかかるかについて学びました」と彼女は言いました. 「すぐに IGRIP という [ロボット シミュレーション ソフトウェア] 製品のプログラミングに携わり、ロボット プログラミング ツールとロボット プログラム用のシミュレーション ツールを作成しました。」

彼女は、目標ベースの自律性に依存する RAC (ロボット アセンブリ セルフ コントロール) と呼ばれるボーイングの発明の使用に熟達し、時間の経過とともに会社は総合設備効率 (OEE)、初回品質、および使いやすさを改善できるようになりました。メンテナンスとメカニックの両方に。

「航空宇宙環境で自動化を可能な限り柔軟にするために、私たちはこの目標ベースの制御に大きく依存しています」と彼女は言いました。 「従来のロボット プログラミングのように、ロボットが完了または実行するアクションの明示的なスクリプトを記述するのではなく、一連の目標と、これらの目標を達成する方法に関するルールをロボットに与えます。」

あるプロジェクトでは、マシン ビジョンを使用したローカリゼーション、RAC の目標ベースの監視制御、およびキネマティック キャリブレーションによるロボットの精度を特徴とするワークセルがありました。

「ロボットに使用する特定のキネマティック キャリブレーションがあります。そして、何の修正もなしに OOP を完全に使用できます」と、オブジェクト指向プログラミングに言及して彼女は言いました。 「NC プログラマーのコンピューターからすぐにプログラムを取り出して、多くのドライ ランニングや調整を行うことなく、ショップで実行できるというのは、かなり珍しいことだと思います。」

すべてのモデルを、グラフィカル シミュレーション言語とコマンド ライン インタープリターを使用してプログラムされた IGRIP にアセンブルするのが Williams の役割になりました。 「生産前に潜在的な問題を特定するために、個々のプログラムとロボット システムをシミュレートする必要がありました」と彼女は言いました。

C-17 パイロンにドリルで穴を開けるという問題が発生しました。

「当時、ツール、パーツ、ロボット、エンド エフェクターなど、すべての部品を作業セルにまとめるソフトウェアと機能を備えていたのは私だけでした。ロボットがドリル [パイロン] にアクセスする必要がある領域をブロックしていたツーリングの部分を特定しました。最終的に、ロボットのエンド エフェクターにアクセスできるように、ツールの一部を切り取らなければならなくなりました。」

このプロジェクトは彼女に重要な教訓を教えてくれました。それは、プロセスの早い段階ですべての利害関係者を集め、建設前に複数の条件とシナリオをシミュレートすることでした。実際、Williams が作成したシミュレーションの多くは工作機械サプライヤーとのミーティングで使用され、すべての利害関係者が懸念を視覚化するのに役立っています。

「これはしばしば機械の設計と変更に影響を与えました」と彼女は言いました。 「すぐに、私たちが開発したツールの使用方法と、製造航空機環境でのシミュレーションの使用方法について、NC プログラマーをトレーニングするために出張し始めました。」

労働力の柔軟性と作業員の使いやすさを向上させるツールとして自動化とロボット工学を使用するというアイデアは、彼女のキャリアを通じてウィリアムズに続くコンセプトです。これはキャロンも信じている考え方であり、彼女がキャリアを築く際に採用してきました。

学問とスポーツ

ウィリアムズと同様に、キャロンは科学と数学が原動力であることに気づきました。しかし、工学のキャリアのために勉強する時が来たとき、文字通り彼女に役立ったのは、テニスコートでの彼女の腕前でした.

「私は、テニスのプログラムを持っている米国の多くの大学に連絡を取り、『ねえ、私はケベックに住んでいます。私はテニスをしていますが、エンジニアリングを勉強したいと思っています」と彼女は言いました.

マサチューセッツ大学アマースト校のテニス奨学金を獲得する前に、彼女は全米の 50 の学校に手紙を送りました。

奨学金を得て、彼女は新しい国で、新しい文化とともに新しい生活に飛び込み、学業とスポーツのバランスをとることを学びました。

これらの挑戦により、「自分自身を信じ、何を期待すべきかわからなくても、楽しんで成功できるという事実を理解することができました」とキャロンは言いました. 「それは私のレジリエンス スキルと適応スキルを成長させ、他の人に心を開き、どうすれば成功できるか、どうすればチームにフィットするかを本当に知り、理解できるようになりました。」

卒業後、Caron はカナダに戻り、IBM でマイクロエレクトロニクスの仕事に就きました。 「マイクロエレクトロニクスについて話すときは、自動化について話します。なぜなら、すべてが非常に小さく、[組み立て] が非常に迅速であるため、すべてが自動化されているからです。それが真の自動化への最初の紹介であり、最高の製品を最も効率的な方法で製造するという、テクノロジー、ロジスティクス、および品質の間のつながりが本当に好きになりました。」

Caron は IBM のはしごを登り、最終的にはエンジニアリング チームの管理に昇進しました。 「私は技術者からリーダーになりましたが、チームを成功に導くために、常に技術に深く関わっていました。」

13 年後、彼女はケベック州ブロモントにある GE Aviation の施設に入社しました。このキャリアのジャンプにより、彼女は「超精密で小型のマイクロエレクトロニクス チームから、非常に堅牢であると同時に非常に複雑な航空の世界へ」となるでしょう。

Bromont の拠点は、ボーイングとエアバスの航空機のエンジン コンポーネントを製造しており、高度なロボット プロセスとソフトウェア アプリケーションを開発する同社のグローバル ロボティクス、自動化、計装 R&D センターの本拠地です。

彼女が GE に入社して間もなく、GRC として知られるグローバル リサーチ センターに空きがあり、彼女は「その機会に飛びつきました」。

直面している課題

GRC での仕事により、彼女はエンジニアリングの観点から自動化とロボット工学で何ができるかをさらに探求することができました.

チェコ共和国での 9 か月の任務は、彼女がさらにスキルを磨くのに役立ちました。そこでは、Caron は単なる自動化やロボットの専門家ではなく、プロジェクト マネージャーでした。

「プラハでのエンジン開発プログラムに参加できて幸運でした」と彼女は言いました。 「文化に対して心を開いて、その製造プロセスを理解することを学びました。たくさんの答えがありましたが、彼らの見方とは必ずしも一致していませんでした。制約を理解し、環境を理解し、各サイトに適した進化を提案する必要があることを学びました。」

自動化によって生産性が向上しますが、Caron は、潜在的なユーザーが必ずしも支援をすぐに受け入れるとは限らないことを知りました.

一部の考え方は、より多くの容量が必要な場合は、追加のボディを撃つだけだというものです.この懸念の核心は仕事です。

「人々は、『私たちの仕事を奪うだろう』と思っていました。いいえ、そうはなりません。それはあなたの仕事を確保します。あなたはより多くのパーツをより正確にこなし、私たちはあなたの頭脳を他の仕事に使います」と彼女は言いました。

彼女のより困難な任務の 1 つは、シールを小さなアセンブリに挿入する必要がある手作業のプロジェクトでした。

たとえば、2 インチ x 2 インチ (50.8 x 50.8 mm) の部品の場合、組み立て作業者はピンセットで 40 個のシールを挿入する必要がある場合があります。 「オペレーターが行うのは非常に退屈な作業であり、彼らを永遠に連れて行っていました。では、これをどのように自動化しますか?」

人間にとって、それは骨の折れる作業ではありますが簡単です。アザラシを選んで配置するだけです。

人間は、シールが正しく装着されているかどうか、または少なくとも仕様の範囲内にあるかどうか、さらにシールが存在するかどうかを判断できます。

しかし、「システムに組み込むのが非常に難しい、脳が行うことはたくさんあります」と Caron 氏は言います。

この組み立てプロセスを自動化するために、マシン ビジョンがインストールされ、AI/機械学習がワークセルに統合されました。

「自動化ロボティクスはロボットだけでなく、その周りのすべてです」と彼女は言いました。 「どのように [シールの挿入] を見て、どのようにローカライズし、3D 空間のどこにいるのかをどのように把握し、どのようにして毎回タスクを確実に実行しますか?」

これを実現するために、作業セル内に 5 つの異なるカメラが設置され、それぞれに特定の用途がありました。

画像を分析することで、AI はシールの良し悪しを判断できます。 「AI なしで『良い』とか『悪い』と言ったら、システムは『違うからダメ』と言うだろう。しかし、AI は『それは必要ない』と言う余分な能力をあなたにもたらす。白黒であること。それは灰色かもしれません」とキャロンは言いました.

ボーイングの画像処理と AI

Williams が大学時代に画像技術を使用して木のブロックを分類したときから、画像データを使用して一連のニューラル ネットワークをトレーニングした卒業研究まで、彼女は自動化の課題を解決するために画像処理と AI 技術を広く利用してきました。

ウィリアムズと彼女のチームがボーイング シルバー ファントム賞を受賞することになる 1 つのプロジェクトでは、民間航空機の航空宇宙コンポーネントのドリル パターンを分析しました。

この制御スキームは、ボーイングの RAC コンセプトを使用し、パーツ スキャン、およびツールとパーツの特徴に関するデータを組み込んで、正確な最終掘削位置を決定しました。

「航空機の製造では、エッジの距離が重要なデータです」と彼女は言いました。 「リブやスパーの端に近すぎる穴を開けると、その部品が早期に破損する危険があります。」

ウィリアムズのプロジェクトは多岐にわたりますが、彼女が取り組んだ最も効果的なプロジェクトの 1 つは、作業者のツールの追跡という最も単純なプロジェクトの 1 つでもあると彼女は言いました。

以前は、1 日の終わりに工具が確実に計上されるようにするために、技術者が発泡材を取り、材料に工具の形状を描いていました。その後、彼らはドレメルを手に取り、ツールの形を手で切り出しました。

自動化されたソリューションでは、作業員がツールを配置するモバイル カートを使用し、マシン ビジョン システムがツールボックスの画像をキャプチャしてバイナリ画像に変換し、それを Excel ファイルに変換して、最終的にファイルを送信します。フォームを切断するためのレーザー カッター

「私たちは、ビジョン システムに関する多くの課題を解決する必要がありました。一部のツールは特に光沢があります。一部の労働者は、テーピングを追加するなど、ツールに「カスタム調整」を加えています」と彼女は言いました. 「そのため、既製のシステムを使用できませんでした。

「これは非常に単純なプロジェクトで、非常に短時間で完了しましたが、オペレーターは 1 日に 8 ～ 10 個の [ツール] 引き出しを仕上げていたところから、1 日に複数の完全なツールボックスを完成させることができるようになりました」と Williams 氏は言います。言った。 「チームにとって本当に劇的なスループットの向上でした。」

明日のチームリーダー

長期的には、より優れた費用対効果の高い部品を作ることが目標です。 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.”