基于NI模塊系統(tǒng)開發(fā)用于未來的智能工具并提升工作效率的方法

飛機的開發(fā)涉及數(shù)萬個步驟，必須由操作人員逐一完成，而且要檢查很多次，才能夠確保質(zhì)量。 通過將智能功能添加到系統(tǒng)中，智能工具將可理解操作人員接下來必須執(zhí)行的操作，并自動將工具調(diào)整到合適的設(shè)置，從而簡化操作人員的工作。 操作人員執(zhí)行完操作后，智能工具也可以監(jiān)測并記錄操作結(jié)果，從而提高生產(chǎn)過程的效率。

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舉例來說，一架飛機的某個子組件大約有400,000個位置必須擰緊，就目前的生產(chǎn)工藝而言，這就需要1,100種以上的基本擰緊工具。 操作人員必須使用正確的工具依序完成一系列步驟，確保每個位置的轉(zhuǎn)矩公式設(shè)置正確無誤。 由于是手動操作，因此人為錯誤會增加生產(chǎn)過程中的風險。 只要某個位置沒有正確擰緊，長期下來就會產(chǎn)生數(shù)十萬的費用，因此這是非常嚴重的問題。 智能擰緊工具通過視覺功能來理解操作人員即將執(zhí)行的任務，進而處理其周圍環(huán)境并自動設(shè)置扭矩。 此設(shè)備還可將任務結(jié)果記錄到中央資料庫中，以確保該位置的正確設(shè)置。設(shè)備的中央制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)數(shù)據(jù)庫和分布式智能可幫助生產(chǎn)經(jīng)理在進行質(zhì)量控制與認證時精準地找到需要檢驗的程序和流程。

Airbus推出了三種智能工具系列，可完成不同的制造流程： 鉆孔、測量、質(zhì)量數(shù)據(jù)記錄和擰緊。

鉆孔工具
通過視覺算法處理周圍環(huán)境
檢驗待切割的材料
更新每個材質(zhì)層鉆頭切割狀態(tài)
監(jiān)測鉆孔深度
記錄當前位置的鉆孔結(jié)果
監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)
自動執(zhí)行檢查/校準

測量工具
通過視覺算法處理周圍環(huán)境
從數(shù)據(jù)庫檢索合適的測量值
檢查測量結(jié)果是否符合參數(shù)限制
記錄結(jié)果，必要時采取進一步操作
自動執(zhí)行檢查/校準

質(zhì)量驗證工具 (基于人工決策)
通過視覺算法處理周圍環(huán)境
執(zhí)行人機互動（手指追蹤、眼球追蹤、聲控）
記錄結(jié)果，必要時采取進一步操作

擰緊工具
通過視覺算法處理周圍環(huán)境
為每個位置設(shè)定合適的扭矩/速度/角度公式
監(jiān)測緊固裝置上施加的扭矩
將給定扭矩記錄至中央MES數(shù)據(jù)庫或企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)中
自動執(zhí)行檢查/校準

由于NI SOM提供的通用架構(gòu)和框架有助于加快從設(shè)計到原型再到最終部署的整個開發(fā)過程，因此我們將該產(chǎn)品作為上述所有智能工具的基礎(chǔ)平臺進行了測試。 使用NI SOM進行開發(fā)之前，我們采用NI CompactRIO控制器(cRIO-9068)開發(fā)了一個原型，可以集成現(xiàn)有的Airbus IP庫和開源算法來快速驗證概念。 圖形化和文本編程設(shè)計提供的靈活性、可復用基于Xilinx Zynq的第三方開發(fā)代碼的能力以及NI Linux Real-Time OS為開發(fā)這些工具提供了理想的抽象級別。 現(xiàn)在我們可以將使用NI SOM所開發(fā)的代碼用作為已布署的解決方案，而無需從頭開始設(shè)計整個設(shè)計流程。

我們評估過多個模塊系統(tǒng)(SOM)和嵌入式單板電腦(SBC)，最后發(fā)現(xiàn)沒有一項產(chǎn)品的軟體集成性能比得上NI。 由于NI 系統(tǒng)設(shè)計方法能夠提高生產(chǎn)力，尤其是NI Linux Real-Time和LabVIEW FPGA模塊，我們估計使用NI SOM的開發(fā)時間大約是其他替代方法的十分之一。 借助NI SOM隨附的軟件，我們能夠?qū)⒕械较到y(tǒng)的關(guān)鍵特性上，比如在FPGA上進行圖像處理。

Airbus的未來工廠是一個長期的增量式科研和技術(shù)項目，對于我們保持制造工藝的競爭優(yōu)勢至關(guān)重要。而快速完成從最初概念驗證到最終實際部署的開發(fā)過程正是增量式新技術(shù)開發(fā)方法的重中之重。 過去幾年我們一直在詳細計劃這個方案，借助NI技術(shù)，我們能夠加快開發(fā)進度，將想法變成現(xiàn)實。