Ontwikkeling intelligente tools voor de toekomstige Airbus-fabriek
De toekomst van de vliegtuigfabriek
De huidige fabrieksvloer van de vliegtuigindustrie is niet meer te vergelijken met de drukke, lawaaierige productiefaciliteiten uit het verleden. De nieuwste technologieën, vliegtuigontwerpen en apparatuur maken het mogelijk om de productie efficiënt, georganiseerd en gestructureerd te laten verlopen. Hoe ziet de toekomst er dan uit? De toekomstige vliegtuigfabriek ondersteunt de mogelijkheden van de opkomende technologieën op een positieve manier. Hierdoor verbetert het concurrentievermogen van Airbus vooral op plaatsen waar handmatige bewerkingen momenteel nog steeds de boventoon voeren.
De toekomst van de vliegtuigfabriek
De huidige fabrieksvloer van de vliegtuigindustrie is niet meer te vergelijken met de drukke, lawaaierige productiefaciliteiten uit het verleden. De nieuwste technologieën, vliegtuigontwerpen en apparatuur maken het mogelijk om de productie efficiënt, georganiseerd en gestructureerd te laten verlopen. Hoe ziet de toekomst er dan uit? De toekomstige vliegtuigfabriek ondersteunt de mogelijkheden van de opkomende technologieën op een positieve manier. Hierdoor verbetert het concurrentievermogen van Airbus vooral op plaatsen waar handmatige bewerkingen momenteel nog steeds de boventoon voeren.
Efficiëntie van vliegtuigproductie
Airbus ontwikkelt drie intelligente gereedschapfamilies (tools) om de productie van vliegtuigen efficiënter te laten verlopen waarbij de System on Module (SOM) van National Instruments centraal staat. De productie en de assemblage van een vliegtuig vereisen tienduizenden stappen die een operator moet volgen. Een enkele fout in dit stappenproces kan honderdduizenden dollars aan reparatiekosten met zich meebrengen. Het stappenproces minimaliseert de kans dat er fouten ontstaan door op vele plaatsen binnen het proces controles uit te voeren om de kwaliteit te waarborgen. Slimme gereedschappen begrijpen de opeenvolgende stappen die de operator moet nemen en door intelligentie aan het system toe te voegen, kan het gereedschap automatisch op de juiste wijze ingesteld worden waardoor de uit te voeren taken voor de operator worden vereenvoudigd. Zodra deze stap is voltooid kan het slimme gereedschap de actie controleren en de resultaten van de gevolgde stap melden en registreren waardoor de efficiëntie van het productieproces wordt verbeterd.
Neem als voorbeeld een bepaald rompdeel van een vliegtuig wat ruwweg 400.000 punten bevat die vastgezet moeten worden. Een operatie die meer dan 1100 verschillende gereedschappen vereist in het huidige productieproces. De operator moet nauwgezet de stappenlijst volgen en ervoor zorgen dat dat de juiste koppelinstellingen voor iedere locatie met de juiste tool wordt uitgevoerd. De menselijke fout als gevolg van dit handmatige proces verhoogt het risicoprofiel van de productie. Dit is een belangrijk gegeven omdat iedere willekeurige foutief ingestelde locatie op den duur honderdduizenden dollars kan kosten. Een slimme intelligente tool snapt met behulp van beeldtechnieken die alles in de gaten houden welke stap de operator gaat uitvoeren en stelt automatisch het vereiste koppel voor die betreffende actie in. Het resultaat van de uitgevoerde actie kan in een centrale database worden opgeslagen om ervoor te zorgen dat de juiste instelling voor die locatie is uitgevoerd. De productiemanagers kunnen nauwkeurig de procedures en de processen aanwijzen die tijdens de kwaliteitscontrole en –certificering moeten worden beoordeeld met behulp van de MES (Manufacturing Execution System) database en de gedistribueerde intelligentie van het gereedschap. Airbus lanceert daarom de ontwikkeling van een drietal toolfamilies die de verschillende productieprocessen uitvoeren: boren; meten en registratie van de kwaliteitsgegevens; en vastzetten.
Het toevoegen van intelligentie aan de hulpmiddelen en de werkvloersystemen om te helpen bij het vereenvoudigen van het productieproces en het verbeteren van de productie efficiëntie door het beheren en controleren van de taken die de operator uitvoert, nadert zijn voltooiing. De fabrikant kan deze intelligente tools snel ontwikkelen en uittesten door gebruik te maken van de NI SOM. Denk aan het ophalen van aanvaardbare meetwaarden uit een database, het controleren of de metingen binnen deze parameters vallen, het resultaat registreren en het zorgen voor eventuele opvolgacties mits dat nodig mocht zijn en tenslotte het uitvoeren van geautomatiseerde controles en kalibratie.
De oplossing – National Instruments SOM (System on Module) en CompactRIO
Wij testten de NI SOM als het basisplatform voor alle slimme intelligente tools vanwege de flexibele architectuur en de ontwikkelomgeving waarmee het proces van ontwerp naar prototyping tot implementatie versnelt wordt. Voordat we met de ontwikkeling begonnen op de NI SOM, hebben we een prototype gebouwd die gebaseerd was op de CompactRIO controller (cRIO-9068) en ons in staat stelde om IP van de bestaande Airbus bibliotheken en de open-source algoritmen te integreren en daarmee onze concepten snel te valideren. De flexibiliteit in het gebruik van de grafische en tekstuele programmering in combinatie met het hergebruik van third-party bibliotheken, bieden overgezet op de Xilinx Zynq SOM en het NI Linux Real-Time OS het perfecte abstractieniveau voor de ontwikkeling van deze tools. Wij kunnen nu de door ons ontwikkelde code hergebruiken op de NI SOM als een geïmplementeerde oplossing in plaats van het volledige ontwerpproces opnieuw te moeten opzetten.
Platform gebaseerde ontwerpbenadering
Wij evalueerde verscheidene SOM’s en embedded single-board computers (SBCs) en er is geen vergelijkbaar alternatief voor de platform-gebaseerde ontwerpbenadering en de hardware/software-integratie zoals het door NI wordt aangeboden. Wij schatten dat onze ‘time-to-deliver’ met de NI SOM een tiende van de tijd bedraagt bij het gebruik van de alternatieve benaderingen als gevolg van de productiviteitswinst van de NI benadering van het systeemontwerp, vooral met NI Linux Real-Time en de LabVIEW FPGA Module. Met de reeds bij de NI SOM meegeleverde software kunnen wij ons meer richten op de belangrijkste eigenschappen van ons systeem zoals beeldverwerking op FPGA’s.
De ”Factory of the Future” bij Airbus is een incrementeel, lange termijn onderzoeks- en technologieproject dat cruciaal is voor onze concurrentiekracht in productieprocessen. Snelle ontwikkeling is kritisch voor onze stapsgewijze benadering van nieuwe technologie, van het initiële bewijs van conceptontwikkeling tot de verspreiding van de echte objecten. Wij hebben dit initiatief de afgelopen jaren zorgvuldig gepland en met de NI-technologie kunnen wij ons ontwikkelproces versnellen en onze visie realiteit laten worden.
Kom meer te weten over NI en de Cyber-Physical Systemen op http://www.ni.com/cyber-physical-systems/
De huidige fabrieksvloer van de vliegtuigindustrie is niet meer te vergelijken met de drukke, lawaaierige productiefaciliteiten uit het verleden. De nieuwste technologieën, vliegtuigontwerpen en apparatuur maken het mogelijk om de productie efficiënt, georganiseerd en gestructureerd te laten verlopen. Hoe ziet de toekomst er dan uit? De toekomstige vliegtuigfabriek ondersteunt de mogelijkheden van de opkomende technologieën op een positieve manier. Hierdoor verbetert het concurrentievermogen van Airbus vooral op plaatsen waar handmatige bewerkingen momenteel nog steeds de boventoon voeren.
Efficiëntie van vliegtuigproductie
Airbus ontwikkelt drie intelligente gereedschapfamilies (tools) om de productie van vliegtuigen efficiënter te laten verlopen waarbij de System on Module (SOM) van National Instruments centraal staat. De productie en de assemblage van een vliegtuig vereisen tienduizenden stappen die een operator moet volgen. Een enkele fout in dit stappenproces kan honderdduizenden dollars aan reparatiekosten met zich meebrengen. Het stappenproces minimaliseert de kans dat er fouten ontstaan door op vele plaatsen binnen het proces controles uit te voeren om de kwaliteit te waarborgen. Slimme gereedschappen begrijpen de opeenvolgende stappen die de operator moet nemen en door intelligentie aan het system toe te voegen, kan het gereedschap automatisch op de juiste wijze ingesteld worden waardoor de uit te voeren taken voor de operator worden vereenvoudigd. Zodra deze stap is voltooid kan het slimme gereedschap de actie controleren en de resultaten van de gevolgde stap melden en registreren waardoor de efficiëntie van het productieproces wordt verbeterd.
Neem als voorbeeld een bepaald rompdeel van een vliegtuig wat ruwweg 400.000 punten bevat die vastgezet moeten worden. Een operatie die meer dan 1100 verschillende gereedschappen vereist in het huidige productieproces. De operator moet nauwgezet de stappenlijst volgen en ervoor zorgen dat dat de juiste koppelinstellingen voor iedere locatie met de juiste tool wordt uitgevoerd. De menselijke fout als gevolg van dit handmatige proces verhoogt het risicoprofiel van de productie. Dit is een belangrijk gegeven omdat iedere willekeurige foutief ingestelde locatie op den duur honderdduizenden dollars kan kosten. Een slimme intelligente tool snapt met behulp van beeldtechnieken die alles in de gaten houden welke stap de operator gaat uitvoeren en stelt automatisch het vereiste koppel voor die betreffende actie in. Het resultaat van de uitgevoerde actie kan in een centrale database worden opgeslagen om ervoor te zorgen dat de juiste instelling voor die locatie is uitgevoerd. De productiemanagers kunnen nauwkeurig de procedures en de processen aanwijzen die tijdens de kwaliteitscontrole en –certificering moeten worden beoordeeld met behulp van de MES (Manufacturing Execution System) database en de gedistribueerde intelligentie van het gereedschap. Airbus lanceert daarom de ontwikkeling van een drietal toolfamilies die de verschillende productieprocessen uitvoeren: boren; meten en registratie van de kwaliteitsgegevens; en vastzetten.
Het toevoegen van intelligentie aan de hulpmiddelen en de werkvloersystemen om te helpen bij het vereenvoudigen van het productieproces en het verbeteren van de productie efficiëntie door het beheren en controleren van de taken die de operator uitvoert, nadert zijn voltooiing. De fabrikant kan deze intelligente tools snel ontwikkelen en uittesten door gebruik te maken van de NI SOM. Denk aan het ophalen van aanvaardbare meetwaarden uit een database, het controleren of de metingen binnen deze parameters vallen, het resultaat registreren en het zorgen voor eventuele opvolgacties mits dat nodig mocht zijn en tenslotte het uitvoeren van geautomatiseerde controles en kalibratie.
De oplossing – National Instruments SOM (System on Module) en CompactRIO
Wij testten de NI SOM als het basisplatform voor alle slimme intelligente tools vanwege de flexibele architectuur en de ontwikkelomgeving waarmee het proces van ontwerp naar prototyping tot implementatie versnelt wordt. Voordat we met de ontwikkeling begonnen op de NI SOM, hebben we een prototype gebouwd die gebaseerd was op de CompactRIO controller (cRIO-9068) en ons in staat stelde om IP van de bestaande Airbus bibliotheken en de open-source algoritmen te integreren en daarmee onze concepten snel te valideren. De flexibiliteit in het gebruik van de grafische en tekstuele programmering in combinatie met het hergebruik van third-party bibliotheken, bieden overgezet op de Xilinx Zynq SOM en het NI Linux Real-Time OS het perfecte abstractieniveau voor de ontwikkeling van deze tools. Wij kunnen nu de door ons ontwikkelde code hergebruiken op de NI SOM als een geïmplementeerde oplossing in plaats van het volledige ontwerpproces opnieuw te moeten opzetten.
Platform gebaseerde ontwerpbenadering
Wij evalueerde verscheidene SOM’s en embedded single-board computers (SBCs) en er is geen vergelijkbaar alternatief voor de platform-gebaseerde ontwerpbenadering en de hardware/software-integratie zoals het door NI wordt aangeboden. Wij schatten dat onze ‘time-to-deliver’ met de NI SOM een tiende van de tijd bedraagt bij het gebruik van de alternatieve benaderingen als gevolg van de productiviteitswinst van de NI benadering van het systeemontwerp, vooral met NI Linux Real-Time en de LabVIEW FPGA Module. Met de reeds bij de NI SOM meegeleverde software kunnen wij ons meer richten op de belangrijkste eigenschappen van ons systeem zoals beeldverwerking op FPGA’s.
De ”Factory of the Future” bij Airbus is een incrementeel, lange termijn onderzoeks- en technologieproject dat cruciaal is voor onze concurrentiekracht in productieprocessen. Snelle ontwikkeling is kritisch voor onze stapsgewijze benadering van nieuwe technologie, van het initiële bewijs van conceptontwikkeling tot de verspreiding van de echte objecten. Wij hebben dit initiatief de afgelopen jaren zorgvuldig gepland en met de NI-technologie kunnen wij ons ontwikkelproces versnellen en onze visie realiteit laten worden.
Auteur: Sébastien Boria - Airbus (http://www.airbus.com/ )
Kom meer te weten over NI en de Cyber-Physical Systemen op http://www.ni.com/cyber-physical-systems/
