Les chemins divergents empruntés par 2 femmes pour diriger les efforts d'automatisation

L'automatisation de la fabrication et de l'assemblage de composants aérospatiaux et de défense n'est pas une tâche simple. Les pièces sont souvent complexes, avec un mélange élevé/faible de composants allant de la taille robuste à la taille micro, et cette gamme diversifiée ne se prête pas nécessairement à l'automatisation.

Une multitude de compétences sont nécessaires pour automatiser ces tâches et diriger les équipes qui les mènent à bien. Ils peuvent relever de l'ingénierie dure :codage, robotique, intelligence artificielle/apprentissage automatique, métrologie. Souvent, ils nécessitent certaines compétences "non techniques", telles que la constitution d'équipes et le leadership, ainsi que des traits de personnalité, tels que la ténacité, la curiosité et la pensée créative.

Deux cadres supérieurs en ingénierie, Nicole Williams chez The Boeing Co. et Marie-Christine Caron chez GE Aviation, supervisent les efforts d'automatisation dans leurs entreprises respectives et possèdent ces compétences en abondance.

Les femmes, que le magazine Smart Manufacturing a désignées cette année comme deux des « 20 femmes qui font leur marque dans la robotique et l'automatisation », ont récemment pris la parole dans un webinaire connexe (https://bit.ly/Robotics2paths) – détaillant comment elles ont commencé , les rôles qu'elles jouent, les problèmes et les défis auxquels elles sont confrontées et ce que l'avenir réserve à la prochaine génération d'ingénieures.

Différentes voies vers le succès

Ces femmes ont accédé à leurs postes dans l'entreprise grâce à différents choix de vie, d'études et de carrière.

Pour Williams, une vie de maths et de sciences semblait inéluctable. Sa vie à la maison ressemblait à un terrain de jeu d'ingénierie :son père et son oncle étaient ingénieurs électriciens et sa tante était ingénieure en mécanique. Autour de la maison se trouvaient des appareils électroniques qui n'attendaient que d'être démontés pour voir comment ils fonctionnaient. Les surfaces planes abritaient des magazines de codage qui permettaient à Williams de mettre en pratique ses compétences en codage en herbe, ainsi que des prototypes d'ornements et de cartes musicales que son père avait ramenés de son travail d'ingénieur de développement chez Hallmark. (Un favori d'enfance était un ornement qui affichait une scène de vacances enneigée en 3D avec un petit train traversant un tunnel.)

"Depuis que je suis très jeune, je m'intéresse au démontage, aux ordinateurs, à la programmation et à la résolution de problèmes", a déclaré Williams. « J'ai toujours aimé les maths. Il est cohérent et fiable. Ce n'est ni arbitraire, ni capricieux, ni changeant. »

Sa tante ingénieure en mécanique lui a appris que les ingénieurs en mécanique peuvent travailler sur n'importe quoi, de la conception de produits commerciaux aux implants médicaux en passant par la robotique et les installations nucléaires.

« J'ai beaucoup aimé la variété des projets que je pouvais soutenir. J'ai adoré apprendre de nouvelles choses, utiliser mes compétences pour résoudre différents types de problèmes, à la fois à l'intérieur et à l'extérieur du travail », a-t-elle déclaré.

Son intérêt pour la robotique a commencé à l'Université du Missouri-Rolla (aujourd'hui Missouri S&T) où elle a travaillé avec un robot de configuration SCARA (Selective Compliance Articulated Robot Arm) pour trier des blocs de bois rectangulaires à partir de blocs circulaires et les sélectionner et les placer au besoin.

Ce projet universitaire l'a aidée à perfectionner ses compétences en programmation, compétences qui, selon elle, l'ont aidée à être embauchée chez The Boeing Co. en 1999.

Au départ, Williams a pris en charge un robot de développement utilisé pour gérer une variété de pièces. Le robot de style portique comportait un grand effecteur terminal qui contenait des bobines de fibre de carbone, un matériau époxy. La machine utilisait la programmation B+, et bon nombre de ses premières missions consistaient à créer des dessins pour cette unité.

Tout en travaillant sur ces missions, elle a absorbé d'autres compétences.

"J'ai appris le processus de demande de brevet et à quel point cela peut être difficile et combien de temps le processus peut prendre", a-t-elle déclaré. "Je me suis rapidement impliqué dans la programmation avec un produit [logiciel de simulation robotique] appelé IGRIP, créant des outils de programmation de robots et des outils de simulation pour les programmes de robots."

Elle est devenue experte dans l'utilisation d'une invention de Boeing appelée RAC, ou autocontrôle de l'assemblage de robots, qui reposait sur une autonomie basée sur des objectifs qui, au fil du temps, permettrait à l'entreprise d'améliorer l'efficacité globale de son équipement (OEE), la qualité initiale et la convivialité. pour l'entretien et la mécanique.

"Afin de rendre l'automatisation aussi flexible que possible dans un environnement aérospatial, nous nous appuyons fortement sur ce contrôle basé sur les objectifs", a-t-elle déclaré. "Plutôt que d'écrire un script explicite d'actions que le robot doit accomplir ou exécuter comme dans la programmation robotique traditionnelle, nous lui donnons un ensemble d'objectifs et de règles sur la manière d'atteindre ces objectifs."

Dans un projet, une cellule de travail comportait la localisation à l'aide de la vision artificielle, les commandes de supervision basées sur les objectifs RAC et la précision du robot grâce à des étalonnages cinématiques.

« Nous avons un calibrage cinématique spécifique que nous utilisons pour nos robots. Et puis une utilisation complète de la POO sans aucune retouche », a-t-elle déclaré, faisant référence à la programmation orientée objet. "Je pense que c'est quelque chose d'assez rare, de pouvoir prendre un programme directement sur l'ordinateur du programmeur CN et de l'exécuter dans l'atelier sans avoir à faire beaucoup de marche à sec ou d'ajustement."

Il est devenu le rôle de Williams d'assembler tous les modèles dans IGRIP, qui est programmé à l'aide d'un langage de simulation graphique et d'un interpréteur de ligne de commande. "Chaque programme individuel et chaque système robotique ont dû être simulés pour identifier les problèmes potentiels avant la production", a-t-elle déclaré.

Un problème qui s'est présenté était le forage de trous dans les pylônes C-17.

« À l'époque, j'étais le seul à disposer du logiciel et de la capacité de rassembler toutes les pièces dans la cellule de travail, y compris l'outillage, la pièce, le robot et l'effecteur final. Nous avons identifié des parties de l'outillage qui bloquaient les zones auxquelles le robot devait accéder pour forer [les pylônes]. Au final, nous avons fini par devoir découper une partie de l'outillage pour permettre l'accès à l'effecteur final du robot. »

Ce projet lui a appris une leçon importante, à savoir rassembler toutes les parties prenantes plus tôt dans le processus et simuler plusieurs conditions et scénarios avant la construction. En fait, bon nombre des simulations créées par Williams ont été utilisées lors de réunions avec des fournisseurs de machines-outils, aidant toutes les parties prenantes à visualiser les préoccupations.

"Cela a souvent affecté la conception et les modifications de la machine", a-t-elle déclaré. "Bientôt, j'ai commencé à voyager pour former des programmeurs CN à l'utilisation des outils que nous avions développés et à l'utilisation des simulations dans un environnement d'avion de production."

L'idée d'utiliser l'automatisation et la robotique comme un outil qui améliore la flexibilité de la main-d'œuvre et la facilité d'utilisation des travailleurs est un concept qui suivra Williams tout au long de sa carrière. C'est un état d'esprit auquel Caron croit également et qu'elle a utilisé tout au long de sa carrière.

Universitaires et athlétisme

Comme Williams, Caron a trouvé que les sciences et les mathématiques étaient des forces motrices. Mais ce sont ses prouesses sur le court de tennis qui l'ont littéralement bien servie quand est venu le temps d'étudier pour une carrière en ingénierie.

"J'ai contacté de nombreuses universités américaines qui avaient un programme de tennis et leur ai dit:" Hé, je vis au Québec. Je joue au tennis et je veux étudier l'ingénierie », a-t-elle déclaré.

Avant d'obtenir sa bourse de tennis à l'Université du Massachusetts à Amherst, elle a envoyé des lettres à 50 écoles à travers les États-Unis.

Avec une bourse en poche, elle s'est lancée dans une nouvelle vie, dans un nouveau pays, avec une nouvelle culture, et a appris à concilier études et athlétisme.

Ces défis "m'ont amené à croire en moi et à comprendre le fait que, même si vous ne savez pas à quoi vous attendre, vous pouvez toujours vous amuser et réussir", a déclaré Caron. "Cela a développé mes capacités de résilience et mes capacités d'adaptation, et m'a ouvert l'esprit aux autres et a vraiment appris à connaître et à vraiment comprendre comment je peux réussir et comment je m'intègre dans une équipe."

Après avoir obtenu son diplôme, Caron est retourné au Canada et a pris un emploi chez IBM, travaillant sur la microélectronique. « Quand on parle microélectronique, on parle automatisation car tout est si petit et [l'assemblage] si rapide que tout est automatisé. C'était ma première introduction à la véritable automatisation et cela m'a vraiment fait aimer le lien entre la technologie, la logistique et la qualité, pour fabriquer le meilleur produit de la manière la plus efficace."

Caron a gravi les échelons d'IBM et a finalement été promu à la gestion d'équipes d'ingénierie. "Je suis passé de technicien à leader, mais j'ai toujours été très lié à la technologie, essayant de faire en sorte que l'équipe réussisse."

Après 13 ans, elle a rejoint l'usine de GE Aviation à Bromont, Québec. Ce saut de carrière la ferait passer d'une "équipe de mini-microélectronique super précise à un monde de l'aviation super robuste, mais en même temps très complexe".

Le site de Bromont fabrique des composants de moteur pour les avions Boeing et Airbus et abrite le centre mondial de recherche et développement en robotique, automatisation et instrumentation de l'entreprise qui développe des processus robotiques avancés et des applications logicielles.

Peu de temps après avoir rejoint GE, il y a eu une ouverture au Global Research Center, connu sous le nom de GRC, et elle "a sauté sur cette opportunité".

Relever des défis

Le travail au GRC lui a permis d'explorer plus avant ce qui pouvait être fait avec l'automatisation et la robotique d'un point de vue technique.

Une affectation de neuf mois en République tchèque l'a aidée à acquérir des compétences supplémentaires. Là-bas, Caron n'était pas seulement une experte en automatisation ou en robotique, elle était une chef de projet.

"J'ai eu la chance de faire partie du programme de développement de moteurs à Prague", a-t-elle déclaré. « J'ai appris à être vraiment ouvert d'esprit sur la culture et à comprendre leurs processus de fabrication. J'ai eu beaucoup de [mes propres] réponses, mais elles ne correspondaient pas nécessairement à leur façon de voir les choses. J'ai appris qu'il fallait comprendre les contraintes, comprendre l'environnement et proposer la bonne évolution pour chaque site.”

Bien que l'automatisation puisse apporter des gains de productivité, Caron a appris que les utilisateurs potentiels n'accepteraient pas toujours l'aide aussi facilement.

L'état d'esprit de certains est que s'ils ont besoin de plus de capacité, ils tireront simplement un corps supplémentaire dessus. L'emploi est au cœur de cette préoccupation.

« Les gens disaient :‘Ça va nous prendre nos boulots’. Non, ça ne le fera pas; cela sécurisera votre emploi. Parce que vous ferez plus de pièces, avec plus de précision et nous utiliserons toujours votre cerveau" pour d'autres travaux, a-t-elle déclaré.

L'une de ses missions les plus difficiles portait sur un projet manuel qui demandait l'insertion de joints dans de petits assemblages.

Dans une pièce de deux pouces sur deux pouces (50,8 × 50,8 mm), par exemple, l'ouvrier d'assemblage peut avoir à insérer 40 joints avec des pincettes. « C'était un travail très fastidieux pour les opérateurs et cela leur prenait une éternité. Alors, comment automatisez-vous cela ?"

Pour un humain, c'est une tâche facile, bien que laborieuse :il suffit de choisir et de placer les sceaux.

Les humains peuvent déterminer si le sceau est correctement placé, ou du moins dans les limites des spécifications, et même si le sceau est présent.

Mais il y a "beaucoup de choses que fait votre cerveau qui sont assez difficiles à mettre dans un système", a déclaré Caron.

Pour automatiser ce processus d'assemblage, la vision artificielle a été installée et l'IA/apprentissage automatique intégré dans une cellule de travail.

"La robotique d'automatisation n'est pas seulement des robots, c'est tout ce qui l'entoure", a-t-elle déclaré. "Comment le voyez-vous [l'insertion du sceau], comment le localisez-vous, comment savez-vous où vous en êtes dans l'espace 3D et comment effectuez-vous une tâche de manière fiable à chaque fois ?"

Pour y parvenir, cinq caméras différentes ont été installées dans la cellule de travail, chacune ayant une application spécifique.

En analysant les images, l'IA peut déterminer un bon du mauvais sceau. "Si vous deviez dire" bon "ou" pas bon "sans l'IA, le système dirait:" C'est différent, donc ce n'est pas bon. "Mais l'IA vous apporte cette capacité supplémentaire de dire:" Je n'en ai pas besoin être noir et blanc; il peut être gris », a déclaré Caron.

Imagerie et IA chez Boeing

Depuis l'époque où Williams était à l'université, où elle utilisait la technologie d'imagerie pour trier des blocs de bois, jusqu'à ses recherches supérieures qui utilisaient des données d'image pour former une série de réseaux de neurones, elle a largement utilisé les techniques d'imagerie et d'IA pour résoudre les problèmes d'automatisation.

Un projet, qui a valu à Williams et à son équipe un prix Boeing Silver Phantom, a analysé des modèles de forage sur des composants aérospatiaux pour des avions commerciaux.

Le schéma de contrôle utilisait le concept RAC de Boeing et incorporait la numérisation des pièces, ainsi que des données concernant l'outillage et les caractéristiques des pièces, pour déterminer des positions de perçage finales précises.

"Dans la construction d'avions, la distance au bord est une donnée importante", a-t-elle déclaré. "Si vous percez un trou trop près du bord d'une nervure ou d'un longeron, vous risquez une défaillance prématurée de cette pièce."

Bien que la gamme de projets de Williams soit variée, elle a déclaré que l'un des projets les plus efficaces sur lesquels elle a travaillé était également l'un des plus simples :le suivi des outils des travailleurs.

Auparavant, pour s'assurer que les outils sont comptabilisés à la fin de la journée, un technicien prenait un morceau de mousse et dessinait la forme d'un outil sur le matériau. Ils prenaient ensuite un Dremel et découpaient à la main la forme de l'outil.

La solution automatisée utilisait un chariot mobile dans lequel les travailleurs disposaient leurs outils et un système de vision artificielle capturait une image de la boîte à outils, la traduisait en une image binaire, puis la traduisait dans un fichier Excel et enfin le fichier était envoyé à un cutter laser pour découper la mousse.

« Nous avons dû relever de nombreux défis liés au système de vision. Certains outils sont particulièrement brillants. Certains travailleurs ont fait des «ajustements personnalisés» à leurs outils, comme l'ajout de ruban adhésif », a-t-elle déclaré. "C'est pourquoi nous ne pouvions pas utiliser un système prêt à l'emploi.

"C'était un projet assez simple, qui s'est déroulé très rapidement, mais cela a sauvé nos opérateurs qui ont pu passer de peut-être huit ou 10 tiroirs [d'outils] par jour à pouvoir compléter plusieurs boîtes à outils complètes en une journée", Williams a dit. "Ce fut une augmentation de débit vraiment spectaculaire pour l'équipe."

Les chefs d'équipe de demain

À long terme, l'objectif est de fabriquer des pièces de meilleure qualité et plus rentables. Et les talents que Williams et Caron apportent à leurs postes rendent cela possible dans les installations de GE et de Boeing à travers le monde.

Et, alors que les femmes sont encore quelque peu une anomalie dans l'ingénierie manufacturière, ces deux femmes ont prouvé qu'il n'y a pas d'emplois "réservés aux hommes".

Williams et Caron ont travaillé avec et pour et ont dirigé des collègues masculins, et elles se sont hissées au sommet de leur profession.

Chacun l'a fait grâce à un travail acharné et à une volonté d'apprendre et d'essayer de nouvelles choses.

Pour la prochaine génération d'ingénieures et de cadres d'entreprises manufacturières, le duo exhorte celles qui envisagent ces professions à suivre les choses qui les intéressent et les inspirent.

"Pensez à ce qui vous relie, à ce qui vous motive, qu'il s'agisse d'une technologie particulière, d'un ensemble de compétences particulier ou d'un groupe particulier de personnes que vous connaissez", a déclaré Williams. « Et puis continuez vos études. Prenez un cours, prenez quelques cours. Trempez simplement votre orteil dans l'eau et voyez ce qui vous intéresse et ce qui vous motive vraiment."

Caron a convenu:«Allez avec votre cœur. Si vous aimez les maths, ne vous inquiétez pas. Cette profession évolue et il y a tellement de branches que vous pouvez prendre. N'ayez pas peur de l'essayer. Faites-vous confiance, soyez vous-même et faites ce que vous aimez.

"Vous grandissez à chaque étape de votre expérience de travail et de votre expérience de vie", a ajouté Caron. "Tirez-en le meilleur parti, prenez les petites pépites et assemblez-les dans ce que vous voulez devenir et comment vous voulez être. Et vraiment, pour moi, ce parcours d'automatisation en est vraiment un exemple. »