Robotika és Gyártásautomatizálás Gyártásautomatizálás és Robotika Prof. KOVÁCS György PTE PMMK Műszaki Informatika és Villamos Intézet BME Gépészmérnöki Kar Gépgyártástudomány TSz.
[email protected]
A gyártásautomatizálás felé néhány rövidítés • • • • • • • •
NC, CNC, DNC, PLC, RC CAD, CAM, CAPP, CAE – Caxx, CIM 2D, 3D....7D, FEM FMC, FMS, MRP, ERP, MES, JIT, ISO, OSI MAP, TOP, MMS, IGES, STEP, EDI/EDIFACT AI, DAI, KB, ES, GA CIM-OSA, GRAI, PERA, GERAM IMS – Intelligent Manufacturing Systems
TERVEZÉS-GYÁRTÁS-ELLENŐRZÉS I N F O R M Á C I Ó
Logikai tervezés
CAD CAM
CAQ
Konstrukciós tervezés GYÁRTÁS, SZERELÉS
Teszt Diagnózis
RC NC CNC DNC PLC
Ember-számítógép tevékenység-integrálás: CIM ‘69 Igények Szükségletek Kreativitás Ötletek
Termék Folyamat terv terv
Termelékenység Teljesítmény
Folyamat Megmunkáló Gyártás irányítás eszközök
Költségek kapacitás Végső termék: Folyamat=gyártás ??
Szerelt, tesztelt
Trendek a gyártásban/1 • Gyártás: alkatrészgyártás-szerelés • Tömeggyártás, sorozatgyártás, egyedi gyártás - robotalkalmazásokkal • További integrálás a CIM-mel (pl. PP, AI eszközök, tulajdonságalapú CNC) • Idő szerepe nő (CE, gyors és virtuális prototípus, virtuális gyártás, szimuláció)
Trendek a gyártásban/2 • Minőség szerepe nő (megfigyelés, diagnosztika, TQM, ultrapreciziós/nano- technológiák) • Műszaki és menedzsment döntések együtt (BPR, vállalati integrálás, DSS) • Világméretű globalizáció, szabványosítás • Fenntartható fejlődés (zöld termelés, olcsó termelés, szerelés-szétszerelés-újrafelhasználásújrahasznosítás-maradékfeldolgozás)
Trendek a gyártásban/3 • Ember nélküli gyár már nem cél, de nő az ember szerepe (oktatás, új szervezeti formák) • (Természetes és) Mesterséges Intelligencia alkalmazás nagyon széles körben (intelligens tervezés, gyártás, üzemeltetés: folyamatok, rendszerek) • A világméretű IMS projekt – már az EU is
IMS: Intelligens gyártórendszerek • Kezdeményező: Hiroyuki Yoshikawa, 1990 • Régiók – – – – –
Ausztrália Kanada, USA Európai Únió, EFTA Japán
– További jelöltek: Korea, a világ egyéb részei
Robotok • Karel Capek (1921-22) – Rossum’s Universal Robots
• Isaac Asimov 1. Robot nem bánthat embert 2. R. végrehajtja az ember utasításait 3. R. védi magát, hacsak nem mond ellent 1-nek, vagy 2-nek
• Joseph Engelberger – 1954: első programozható manipulátor --- robot – 1961: szabadalom
• Robotalkalmazás – Folyamatosan nehéz/veszélyes munkára – Ember helyett, ha az ember nem akarja – Ember helyett, ha gazdaságosabb
• Új ipari robotok száma évente kb. 140.000 – Japán (80K), USA (20K), EU (20K), ........
Robots/2 • Elegendők/megfelelők Asimov szabályai ? • 2007-ben - szoftver hiba miatt: – Egy délafrikai katonai lőgyakorlaton egy Oerlikon GDF-005 robot ágyú megölt 9 katonát és megsebesített 14-et – Egy Dvorak típusú robot fűnyírógép megölt egy dán munkást – Egy kőgyűjtő robot majdnem leszedte a egy svéd munkás fejét. A cég 25.000 korona büntetést fizetett.
Robots/3 • Mark Tilden három robot-törvénye – A robot minden körülmények között meg kell védje magát – A robot köteles a forrásait beszerezni és fenntartani – A robot állandóan köteles jobb forrásokat keresni
Robots/4 • Yueh-Hsuan Weng, Chien-Hsun Chen és ChuenTsai Sun – Állandóan képesnek kell lennünk az ember-robot interakciót értékelni, és reagálni a való világ bonyolult körülményeire – Azonnali defenzív reakciókra van szükségünk a nyelvi alapú és az autonómiából fakadó félreértések kockázatának csökkentésére – Egy explicit (határozott) interakciós szabályrendszerre és jogi keretekre van szükségünk, amiket minden új-generációs robotra használhatunk
Robotok a gyártásban/tegnap-ma • Anyagmozgatás: szerszámgépek és egyéb állomások kiszolgálása, rakodás • Öntés, pont-, ívhegesztés, kovácsolás, hőkezelés, préselés, festés • Intelligens robotok: nem csak belső erőnyomaték érzékelőkkel, hanem külső – tapintó, látó, halló, szagló érzékelők
• Szerelés (össze)
Robotok a gyártásban/ma-holnap • Szerelés (össze-szét) • Megmunkálás robotkarra szerelt szerszámokkal (festő, maró, fúró, vágó, sorjázó, stb.) • Ellenőrzés • Csomagolás, bőr-, textil-kezelés • Tisztítás • Takarítás • Mikro-robot, nano-robot
Alapvető AI technológiák • ANN: Artificial Neural Networks (mesterséges neurális hálók) • Genetic algorithms • Fuzzy systems • Soft computing: a fentiekből 2-3 együtt • KBS : Knowledge Based Systems (Tudásalapú) Expert Systems (ES: szakértő rendszer) • Distributed AI (elosztott – agents - holons) • Hibrid-0: KBS plusz Soft computing • Hibrid-1: AI és hagyományos programozás • Hibrid-2: OO és AI
CAM-ORIENTÁLT CIM RENDSZER
CAD-Cella CAPP-Cella
Maró-esztergáló cella
Ethernet/MAP hálózat--WWW AGV&tároló cella
Hegesztő cella
Irányító számítógép
Szerelő cella
menedzsment
UNIX WS
EASYMAP OS2, PC
UNIX WS
DOS PC
VAX VMS
üzem/műhely cellák gyártó berendezések
EQULIZER REFLEX PLC AB
PLC FANUC
érzékelők
Hibrid szimuláció
G2 alapú tudásbázisú rendszer SZIMULÁCIÓ
MINŐSÉG
OBJEKTUM
BIZT.
DEFINICIÓK
ÜTEMEZÉS
ÉRTÉKELÉS
BME CIM mintarendszer szimuláció
AI a Gyártás/Robot-irányításban
G2 alapú robotirányítás (KB, OO, valósidejű)
CAD CAM CAPP CAPP CAQ CAE FEM CIM
Computer Aided Design Computer Aided Manufacturing Computer Aided Process Planning Computer Aided Production Planning Computer Aided Quality Computer Aided Engineering Finite Element Method Computer Integrated Manufacturing
NC CNC DNC RC PLC FMC FMS MES IMS
Numerical Control Computer Numerical Control Direct Numerical Control Robot Control Programmable Logical Control Flexible Manufacturing Cell Flexible Manufacturing System Manufacturing Execution System Intelligent Nanufacturing System
MAP
Manufacturing Automation Protocol
TOP
Technical and Office Protocol
MMS
Manufacturing Message Specification
IGES
Initial Graphics Exchange Specification
STEP
Standard for the Exchange of Product Model Data
EDI
Electronic Data Interface
OSI
Open System Interconnection
ISO
International Standard Organization
JIT
Just in Time
MRP
Material Resource Planning
ERP
Enterprise Resource Planning
CIM-OSA GRAI-GIM PERA GERAM
Computer Integrated Manufacturing – Open System Architecture GRAI (Univ. of Bordeaux) Integrated Methodology Purdue Enterprise Reference Architecture and Methodology Generic Enterprise Reference Architecture and Methodology
AI DAI KB ES GA Fuzzy
Artificial Intelligence Distributed Artificial Intelligence Knowledge Base Expert System Genetic Algoritm
OO OMT OOSE SADT
Object Oriented Object Modeling Technique Object Oriented System Engineering System Analysis Design Technique
KÖVETKEZTETÉSEK • CAD, CAM, CIM, CAPP, CAQ, Caxx, • FMS, FMC, TQM, JIT, • OO, OOSE, HOOD, OMT, UML, IDEF • CIM-OSA, PERA, GRAI, GERAM
• AI, KBS, ES, ANN, FS, GA, • ISO, OSI, MAP, TOP, MMS, IGES, STEP • NC, CNC, RoC, DNC, • BBQ
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET !!!
