2명의 여성이 자동화 노력을 주도하기 위해 취한 다양한 경로

항공우주 및 방위 부품의 제조 및 조립을 자동화하는 것은 간단한 작업이 아닙니다. 부품은 견고한 것에서 초소형에 이르기까지 다양한 구성 요소가 혼합되어 있어 복잡한 경우가 많으며, 이러한 다양한 범위가 반드시 자동화에 적합한 것은 아닙니다.

이러한 작업을 자동화하고 이를 실현하는 팀을 이끌려면 수많은 기술이 필요합니다. 코딩, 로봇 공학, 인공 지능/머신 러닝, 계측과 같은 어려운 엔지니어링 유형일 수 있습니다. 종종 그들은 팀 빌딩 및 리더십과 같은 특정 "부드러운" 기술과 끈기, 호기심, 창의적 사고와 같은 성격 특성을 요구합니다.

Boeing Co.의 Nicole Williams와 GE Aviation의 Marie-Christine Caron이라는 두 명의 주요 엔지니어링 경영자가 각 회사의 자동화 노력을 감독하며 이러한 기술을 풍부하게 보유하고 있습니다.

올해 Smart Manufacturing 매거진이 "로봇 공학 및 자동화 분야에서 두각을 나타내는 20명의 여성" 중 2명으로 선정된 여성은 최근 관련 웨비나(https://bit.ly/Robotics2paths)에서 자신이 어떻게 시작하게 되었는지 자세히 설명했습니다. , 그들이 수행하는 역할, 그들이 직면한 문제와 도전, 차세대 여성 엔지니어의 미래가 무엇인지.

성공을 위한 다양한 경로

이 여성들은 다양한 삶, 학업 및 직업 선택을 통해 기업의 직위까지 올라갔습니다.

Williams에게 수학과 과학의 삶은 예고된 결론처럼 보였습니다. 그녀의 가정 생활은 공학 놀이터와 같았습니다. 그녀의 아버지와 삼촌은 전기 엔지니어였고 그녀의 이모는 기계 엔지니어였습니다. 집 주변에는 어떻게 작동하는지 보기 위해 분해되기를 기다리고 있는 전자 제품이 있었습니다. 평평한 표면에는 Williams가 신진 코딩 기술을 연습할 수 있는 코딩 잡지와 그녀의 아버지가 Hallmark에서 개발 엔지니어로 일할 때 집으로 가져온 장식품 및 뮤지컬 카드의 프로토타입이 있었습니다. (어렸을 때 가장 좋아했던 것은 터널을 질주하는 작은 기차와 함께 눈 덮인 휴가 장면을 3D로 보여주는 장식품이었습니다.)

"아주 어렸을 때부터 컴퓨터, 프로그래밍, 문제 해결을 분해하는 데 관심이 많았습니다."라고 Williams는 말했습니다. “예전부터 수학을 좋아했어요. 일관성 있고 신뢰할 수 있습니다. 자의적이거나 기발하거나 변화하는 것이 아닙니다.”

그녀의 기계 엔지니어 이모는 그녀에게 기계 엔지니어가 상용 제품 설계에서 의료 임플란트, 로봇 공학 및 원자력 시설에 이르기까지 모든 일을 할 수 있다고 가르쳤습니다.

“지원할 수 있는 다양한 프로젝트가 정말 마음에 들었습니다. 나는 새로운 것을 배우는 것을 좋아했고, 내 기술을 사용하여 직장 안팎에서 다양한 유형의 문제를 해결하는 것을 좋아했습니다.”라고 그녀는 말했습니다.

로봇 공학에 대한 그녀의 관심은 University of Missouri–Rolla(현재 Missouri S&T)에서 시작되어 SCARA(Selective Compliance Articulated Robot Arm) 구성 로봇과 함께 원형 블록에서 직사각형 나무 블록을 분류하고 필요에 따라 선택하여 배치했습니다.

이 학업 프로젝트는 그녀의 프로그래밍 기술을 연마하는 데 도움이 되었으며, 그녀가 말한 기술은 1999년 Boeing Co.에 채용되는 데 도움이 되었다고 말했습니다.

처음에 Williams는 다양한 부품을 처리하는 데 사용되는 개발 로봇을 지원했습니다. 갠트리 스타일 로봇은 탄소 섬유 스풀, 에폭시 재료를 고정하는 대형 엔드 이펙터를 특징으로 합니다. 기계는 B+ 프로그래밍을 사용했으며 그녀의 초기 과제 중 많은 부분이 이 장치의 도면을 만드는 것과 관련되었습니다.

이 과제를 수행하는 동안 그녀는 다른 기술을 흡수했습니다.

그녀는 “특허 출원 절차와 그것이 얼마나 어려운지, 절차가 얼마나 오래 걸릴 수 있는지 배웠다”고 말했다. "곧 IGRIP이라는 [로봇 시뮬레이션 소프트웨어] 제품으로 프로그래밍에 참여하여 로봇 프로그래밍 도구와 로봇 프로그램용 시뮬레이션 도구를 만들었습니다."

그녀는 시간이 지남에 따라 회사가 전반적인 장비 효율성(OEE), 최초 품질 및 사용성을 개선할 수 있도록 하는 목표 기반 자율성에 의존하는 RAC 또는 로봇 어셈블리 자체 제어라는 보잉의 발명품을 사용하는 데 능숙해졌습니다. 유지 보수 및 정비사 모두를 위한 것입니다.

"항공우주 환경에서 자동화를 최대한 유연하게 만들기 위해 우리는 이 목표 기반 제어에 크게 의존합니다."라고 그녀는 말했습니다. "전통적인 로봇 프로그래밍에서처럼 로봇이 완료하거나 실행할 작업에 대한 명시적인 스크립트를 작성하는 대신 이러한 목표를 완료하는 방법에 대한 일련의 목표와 규칙을 제공합니다."

한 프로젝트에서 작업 셀은 머신 비전을 사용한 현지화, RAC 목표 기반 감독 제어 및 운동학적 교정을 통한 로봇 정확도를 특징으로 했습니다.

“저희는 로봇에 사용하는 특정 운동학적 보정이 있습니다. 그런 다음 수정 없이 OOP를 완전히 사용합니다.”라고 그녀는 객체 지향 프로그래밍을 언급했습니다. "많은 드라이 런이나 조정을 하지 않고도 NC 프로그래머의 컴퓨터에서 바로 프로그램을 가져와 매장에서 실행할 수 있는 것은 매우 드문 일이라고 생각합니다."

모든 모델을 그래픽 시뮬레이션 언어와 명령줄 인터프리터를 사용하여 프로그래밍된 IGRIP으로 조합하는 것이 Williams의 역할이 되었습니다. "생산 전에 잠재적인 문제를 식별하기 위해 각 개별 프로그램과 로봇 시스템을 시뮬레이션해야 했습니다."라고 그녀는 말했습니다.

한 가지 문제는 C-17 철탑에 구멍을 뚫는 것이었습니다.

“당시에는 툴링, 부품, 로봇 및 엔드 이펙터를 포함하여 모든 부품을 작업 셀에 통합할 수 있는 소프트웨어와 기능을 갖춘 유일한 사람이었습니다. 우리는 로봇이 [파일런] 드릴을 위해 접근해야 하는 영역을 차단하는 툴링 부분을 식별했습니다. 결국 우리는 로봇 엔드 이펙터에 접근할 수 있도록 도구의 일부를 잘라내야 했습니다.”

이 프로젝트는 그녀에게 중요한 교훈을 주었습니다. 그것은 모든 이해 관계자를 프로세스 초기에 모으고 건설 전에 여러 조건과 시나리오를 시뮬레이션하는 것이었습니다. 실제로 Williams가 만든 많은 시뮬레이션은 공작 기계 공급업체와의 회의에서 사용되어 모든 이해 관계자가 우려 사항을 시각화하는 데 도움이 되었습니다.

"이는 종종 기계 설계 및 수정에 영향을 미쳤습니다."라고 그녀는 말했습니다. "곧 우리가 개발한 도구를 사용하는 방법과 생산 항공기 환경에서 시뮬레이션을 사용하는 방법에 대해 NC 프로그래머를 교육하기 위해 여행을 시작했습니다."

인력의 유연성과 작업자의 사용 편의성을 향상시키는 도구로 자동화와 로봇을 사용한다는 아이디어는 Williams의 경력 전반에 걸쳐 이어지는 개념입니다. Caron도 믿고 있는 사고 방식이며 경력을 쌓는 데 사용했습니다.

학술 및 육상

Williams와 마찬가지로 Caron은 과학과 수학이 원동력임을 발견했습니다. 그러나 엔지니어링 분야에서 공부할 시간이 되었을 때 말 그대로 그녀에게 큰 도움이 된 것은 테니스 코트에서의 그녀의 기량이었습니다.

“테니스 프로그램이 있는 미국의 여러 대학에 연락해 '나는 퀘벡에 산다. 저는 테니스를 치고 공학을 공부하고 싶습니다'라고 그녀는 말했습니다.

그녀는 Amherst에 있는 매사추세츠 대학교에서 테니스 장학금을 받기 전에 미국 전역의 50개 학교에 편지를 보냈습니다.

장학금을 받은 그녀는 새로운 삶, 새로운 나라, 새로운 문화에 뛰어들었고 학업과 운동 경기의 균형을 배웠습니다.

Caron은 이러한 도전을 통해 “내가 나 자신을 믿고 무엇을 기대해야 할지 모르는 경우에도 여전히 재미있고 성공할 수 있다는 사실을 이해하게 되었습니다.”라고 말했습니다. "그것은 나의 회복력 기술과 적응 기술을 키웠고, 다른 사람들에게 마음을 열었고, 내가 어떻게 성공할 수 있고 어떻게 팀에 적응할 수 있는지 정말로 알게 되고 이해하게 되었습니다."

졸업 후 Caron은 캐나다로 돌아가 IBM에 취직하여 마이크로일렉트로닉스 분야에서 일했습니다. “마이크로일렉트로닉스를 말할 때 모든 것이 너무 작고 [조립]이 빨라 모든 것이 자동화되기 때문에 자동화를 말합니다. 그것이 진정한 자동화에 대한 나의 첫 번째 소개였으며 가장 효율적인 방식으로 최고의 제품을 만들기 위해 기술, 물류 및 품질 간의 연결을 사랑하게 되었습니다."

Caron은 IBM의 사다리를 올라갔고 결국 엔지니어링 팀 관리로 승진했습니다. "기술적인 사람에서 리더가 되었지만 항상 기술과 밀접하게 연결되어 팀을 매우 성공적으로 만들려고 노력했습니다."

13년 후 그녀는 퀘벡주 브로몬트에 있는 GE Aviation의 시설에 합류했습니다. 이 경력 도약을 통해 그녀는 "초정밀, 소형 마이크로일렉트로닉스 팀에서 초강력하지만 동시에 매우 복잡한 항공 세계"가 될 것입니다.

Bromont 위치는 Boeing 및 Airbus 항공기의 엔진 구성 요소를 만들고 고급 로봇 프로세스 및 소프트웨어 응용 프로그램을 개발하는 회사의 글로벌 로봇 공학, 자동화 및 계측 R&D 센터의 본거지입니다.

그녀가 GE에 합류한 지 얼마 되지 않아 GRC로 알려진 글로벌 연구 센터에서 오프닝이 있었고 그녀는 "그 기회에 뛰어들었습니다."

도전 과제

그녀는 GRC에서 일하면서 엔지니어링 관점에서 자동화와 로봇으로 무엇을 할 수 있는지 더 자세히 탐구할 수 있었습니다.

체코에서 9개월간의 임무는 그녀가 추가 기술을 연마하는 데 도움이 되었습니다. 그곳에서 Caron은 단순한 자동화나 로봇 전문가가 아니라 프로젝트 관리자였습니다.

"프라하의 엔진 개발 프로그램에 참여하게 된 것은 행운이었습니다."라고 그녀는 말했습니다. “저는 문화에 대해 진정으로 열린 마음을 갖고 그들의 제조 과정을 이해하는 법을 배웠습니다. 나는 [나만의] 답을 많이 가지고 있었지만 그들이 사물을 보는 방식과 반드시 ​​맞지는 않았습니다. 제약 조건을 이해하고, 환경을 이해하고, 각 사이트에 적합한 진화를 제안해야 한다는 것을 배웠습니다.”

자동화가 생산적인 이익을 가져다줄 수 있지만 Caron은 잠재 사용자가 항상 도움을 쉽게 받아들이지 않을 수도 있다는 것을 알게 되었습니다.

일부 사람들의 사고 방식은 더 많은 용량이 필요하면 추가 본체를 쏠 것이라는 것입니다. 이러한 우려의 핵심은 일자리입니다.

“사람들은 '그것이 우리의 일자리를 빼앗을 것입니다'라고 말했습니다. 아니요, 그렇지 않습니다. 그것은 당신의 직업을 보장합니다. 당신이 더 많은 부분을 더 정확하게 수행할 것이기 때문에 우리는 여전히 당신의 두뇌를 다른 작업에 사용할 것입니다.”라고 그녀는 말했습니다.

그녀의 더 어려운 과제 중 하나는 작은 조립품에 봉인을 삽입해야 하는 수동 프로젝트를 살펴보는 것이었습니다.

예를 들어, 2인치 x 2인치(50.8×50.8mm) 조각에서 조립 작업자는 핀셋으로 40개의 씰을 삽입해야 할 수 있습니다. “운영자들에게는 매우 지루한 작업이었고 영원히 짊어져야 했습니다. 그러면 이것을 어떻게 자동화합니까?”

인간에게는 힘들지만 쉬운 작업입니다. 물개를 골라서 놓기만 하면 됩니다.

인간은 씰이 올바르게 장착되었는지 또는 최소한 사양 내에서 씰이 있는지 여부를 결정할 수 있습니다.

그러나 Caron은 "당신의 두뇌가 하는 많은 일을 시스템에 집어넣기가 상당히 어렵습니다."라고 말했습니다.

이 조립 프로세스를 자동화하기 위해 머신 비전이 설치되었고 AI/머신 러닝이 작업 셀에 통합되었습니다.

그녀는 “자동화 로봇은 로봇일 뿐만 아니라 그 주변의 모든 것입니다. "[씰 삽입]을 어떻게 보고, 어떻게 현지화하고, 3D 공간에서 현재 위치를 어떻게 알며, 매번 작업을 어떻게 안정적으로 수행합니까?"

이를 달성하기 위해 작업실 내에 5개의 서로 다른 카메라를 설치했으며 각각 특정 용도를 갖고 있습니다.

AI는 이미지를 분석하여 좋은 봉인과 나쁜 봉인을 구분할 수 있습니다. "AI 없이 '좋다' 또는 '좋지 않다'라고 말하면 시스템은 '다르므로 좋지 않다'라고 말할 것입니다. 그러나 AI는 '필요하지 않습니다'라고 말할 수 있는 추가 능력을 제공합니다. 흑백으로; 회색일 수 있습니다.”라고 Caron은 말했습니다.

보잉의 이미징 및 AI

Williams는 대학에서 이미징 기술을 사용하여 나무 블록을 분류한 시절부터 이미지 데이터를 사용하여 일련의 신경망을 훈련하는 대학원 연구에 이르기까지 자동화 문제를 해결하기 위해 이미징 및 AI 기술을 광범위하게 활용했습니다.

Williams와 그녀의 팀이 Boeing Silver Phantom 상을 수상하게 된 한 프로젝트는 상업용 항공기용 항공우주 부품의 드릴 패턴을 분석했습니다.

제어 체계는 정확한 최종 드릴링 위치를 결정하기 위해 보잉의 RAC 개념과 통합된 부품 스캐닝, 그리고 툴링 및 부품 기능에 관한 데이터를 사용했습니다.

"항공기 제작에서 모서리 거리는 중요한 기준입니다."라고 그녀는 말했습니다. "리브나 스파의 가장자리에 너무 가깝게 구멍을 뚫으면 해당 부품이 조기에 파손될 위험이 있습니다."

Williams의 프로젝트 범위는 다양하지만 그녀는 자신이 작업한 가장 효과적인 프로젝트 중 하나가 가장 간단한 프로젝트 중 하나라고 말했습니다. 바로 작업자 도구 추적입니다.

이전에는 하루가 끝날 때 도구를 확인하기 위해 기술자가 거품 조각을 가져와 재료에 도구 모양을 그렸습니다. 그런 다음 Dremel을 가져와 손으로 도구의 모양을 조각합니다.

자동화된 솔루션은 작업자가 도구를 배치하고 머신 비전 시스템이 도구 상자의 이미지를 캡처하여 이진 이미지로 변환한 다음 Excel 파일로 번역한 다음 최종적으로 파일을 다음으로 전송하는 모바일 카트를 사용했습니다. 거품을 자르는 레이저 커터.

“우리는 많은 비전 시스템 문제를 파악해야 했습니다. 일부 도구는 특히 반짝입니다. 일부 작업자는 테이핑을 추가하는 등 도구를 '맞춤 조정'했습니다.”라고 그녀는 말했습니다. “그래서 우리는 기성품 시스템을 사용할 수 없었습니다.

Williams는 "매우 간단한 프로젝트였고 매우 빠르게 진행되었지만 하루에 8개 또는 10개의 [도구] 서랍을 완성하는 작업에서 하루에 여러 개의 전체 도구 상자를 완성할 수 있었던 작업자를 구할 수 있었습니다."라고 말했습니다. 말했다. "팀의 처리량이 정말 극적으로 증가했습니다."

내일의 팀 리더

장기적으로 목표는 더 좋고 비용 효율적인 부품을 만드는 것입니다. 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.”