Metrologia Cognitiva para a Produção Flexível em Pequenas Séries

1. Metrologia Cognitiva para a Produção Flexível em Pequenas Séries Bragecrim 013/09 Workshop Brasileiro BRAGECRIM 2011 IPT, São Paulo, SP, Brasil Prof. Dr. -Ing. Marcelo Ricardo StemmerSistemas Industriais Inteligentes S2i/DAS/UFSC

2. Metrologia Cognitiva para a Produção Flexível em Pequenas Séries Figura: Linha de produção em pequenas séries do LabElectron/CERTI Meta do projeto • O desenvolvimento de uma nova geração de sistemas para metrologia e garantia da qualidade da produção com capacidades adaptativas e um alto grau de percepção cognitiva relacionada ao produto e ao processo.

3. Equipe Brasil (UFSC, CERTI) • Coordenadores • Prof. Dr.-Ing. Marcelo Stemmer (S2i/DAS) • Prof. Dr.-Ing. Carlos Schneider (CERTI) • Pesquisadores • Prof. Dr. Eng. Jomi Fred Hübner (DAS) • Prof. Dr. Eng. Armando Albertazzi Gonçalves Jr. (EMC) • Dr. Marcos Doro (LABElectron) • Engenheiro • M. Eng. Thiago Mantovani (LABElectron) • Doutorando • M. Eng. Mario Lucio Roloff (S2i) • Mestrando • Eng. Jaqueline Vargas (S2i) • Tecnol. Daniel Melo (S2i) • Estudantes de Graduação • Mauricio Dal Pont (S2i) • Felipe de Carvalho (S2i) • Alexander Leutner (WZL/S2i) Alemanha (RWTH Aachen) • Coordenadores • Prof. Dr.-Ing. Robert Schmitt (WZL) • Prof. Dr.-Ing. Tilo Pfeifer (WZL) • Engenheiros • Dr.-Ing. Björn Dietrich (WZL) • Dr.-Ing. Philipp Jatzkowski (WZL) • Doutorando • M. Eng. Alberto Pavim (WZL) • Mestrando • Maximilian Wegener (WZL/S2i) • Estudantes de Graduação • Marcelo Faria (WZL) • Elena Martín (WZL) • Christian Silvano (WZL) • Leonardo Adams (WZL) • Priscila Antunes (S2i/WZL) • Maximilian Engelbracht (WZL) • Thiago Bacic (S2i/WZL) • Igor Kuhlhoff (WZL) • Sami Yalcin (WZL)

4. Recursos • Bolsas CNPq • Recebido o “Kit Bolsas”. • 1 bolsa de Doutorado: não implementada (bolsista é servidor público federal a menos de 300 km da sede). • 2 bolsas de Mestrado: implementadas. • 2 bolsas de IC: implementadas. • Foi requerido a transformação da bolsa de doutorado em 1 DTI e 1 IC mas o pedido foi negado várias vezes mesmo após promessa do CNPq em flexibilizar o “Kit Bolsas”. • Demais recursos • Recebidos integralmente no 1o. ano

5. Cronograma – Fases I e II Fonte: Proposta projeto Fase II Planejado Fase I Re-planejado Fase II

6. Status das Principais Atividades • Responsabilidade brasileira: • Planejamento da Inspeção • Planejamento Preditivo da Qualidade • Desdobrado em 3 sub-projetos: • Sistema Especialista baseado na abordagem Multiagente para Garantia e Predição da Qualidade na Produção em Pequenas Séries • Máquina para Inspeção Automática de PCI com interfaceamento Multiagente para Produção em Pequenas Séries • Sistema Auto-otimizável baseado no paradigma Multiagente para Produção em Pequenas Séries Sist. Esp. AOI Metrologia Cognitiva Sist. Multiagente

7. Inspeção Automática de PCI • Equipe: Daniel Melo (Mestr.) e Filipe de Carvalho (IC) • Inspecionar as PCI na busca de defeitos após a inserção manual de componentes. • Identificar os erros e propor soluções. • Status: • Finalizando a montagem mecânica; • Montando o painel elétrico; • Interface gráfica do software projetada e implementada; • Projetando os algorítmos de visão artificial e controle. • Utiliza- se a teoria de Sistemas Multiagentes para enviar e receber informações para posteriores ações. • Ferramentas: SolidWorks, Proteus, Keil, NetBeans, Eclipse, JADE e JASON. Sist. Esp. AOI Metrologia Cognitiva Sist. Multiagente

8. Inspeção Automática de PCI Figura: Screenshot da interface do software da S2iAOI e imagem da estrutura mecânica

9. Sistema Especialista • Equipe: Jaqueline Vargas (Mestr.) e Maurício Dal Pont (IC) • Utilizar os dados de inspeção para determinar possíveis causas dos defeitos existentes, associada a uma solução (se conhecida). • O tratamento dos dados é realizado por um Sistema Especialista. • Utiliza- se a teoria de Sistemas Multi- Agentes, como uma forma de padronização na comunicação do projeto como um todo. • Ferramentas: JADE, JASON e JESS Sist. Esp. AOI Metrologia Cognitiva Sist. Multiagente

10. Sistema Especialista Figura: Topologia Geral

11. Sistema Multiagente • Equipe: Mário Lucio Roloff (dout.) • Monitorar as informações da produção em pequenas séries e sugerir ações para melhoria da qualidade. • Modelar e implementar o paradigma de Sistema Multiagente com a abordagem de Artefatos e Organizações. • Integração software e hardware: • Fusão de dados; • Agentes; • Bases de conhecimento. • Ferramentas: ScadaBr, CLP IDE, Keil, NetBeans, Eclipse, JADE, JASON, CarTaGo, Moise+. Sist. Esp. AOI Metrologia Cognitiva Sist. Multiagente

12. LABelectron SMA (Agentes + Artifatos + Organização) Securityagent Organization Specifications Diagnosis agent Statistic/Log agent SCADAagent Processagent Planningagent DFagent Qualityagent Inspection(Stencil) agent Inspection (SPI) agent Inspection (AOI) agent AMSagent Productagent Conveyorartifact product Inserterartifact Ovenartifact Unloaderartifact Loaderartifact Printerartifact

13. Missões de Trabalho e Estudo realizadas • Missões de trabalhoalemãs: • Novembro de 2008 (PreparaçãodaPropostada 1a. FaseemFlorianópolis/SC) • M. Eng. Alberto Xavier Pavim • Setembro de 2009 (Evento de Lançamento do Bragecrimem Piracicaba/SP) • Prof. Dr.-Ing. Pfeifer, Dr.-Ing. Dietrich, M. Eng. Pavim • Outubro de 2010 (Reunião annual do BRAGECRIM em Berlin/Alemanha) • Prof. Dr.-Ing. Pfeifer, M. Eng. Pavim • Março de 2011 (PreparaçãodaPropostada 2a. FaseemFlorianópolis/SC) • Dr.-Ing. Jatzkowski, M. Eng. Pavim • Missões de trabalhobrasileiras: • Junho de 2009 (Sincronização das atividades do projeto, Aachen/Alemanha) • Prof. Dr.-Ing. Schneider • Junho de 2010 (Sincronização das atividades, Aachen/Alemanha / Congresso, Naples/Itália) • Prof. Dr.-Ing. Stemmer • Outubro de 2010 (Sincronização de atividades, Aachen / BRAGECRIM Meeting, Berlin) • Prof. Dr.-Ing. Stemmer • Missões de estudoalemãs: • Maio - Setembro de 2010 (Maximilian Wegener, Florianópolis/SC) • Outubro de 2011 – Fevereiro de 2012 (Alexander Leutner, Florianópolis/SC) • Missões de estudobrasileiras: • Setembro de 2010 – Fevereiro de 2011 (PriscilaAntunes, Aachen/Alemanha) • Fevereiro – Agosto de 2011 (ThiagoBacic, Aachen/Alemanha) • Dezembro de 2011 – Abril de 2012 (Mario Roloff, Aachen/Alemanha)

14. Apresentações realizadas • BRAGECRIM Kickoff-meeting Piracicaba 2009: apresentação do projeto • BRAGECRIM P3 Stuttgart 2009: apresentação do programa • Conference CIRP ICME Naples 2010: apresentação de artigo • Conference MATADOR Manchester 2010: apres. de artigo • Deutsch-Brasilianische Wirtschaftstage 2010: apres. programa • BRAGECRIM Meeting Berlin 2010: apres. do projeto • MERCOPAR Fair Caxias do Sul 2011: posters do programa/proj. • Colloquium AWK 2011 Aachen: posters, protótipo e folder proj. • Conference IEEE ETFA Toulouse 2011: apresentação de artigo

15. PublicaçõesCongressos e revistas • Artigos: • R. Schmitt, T. Pfeifer, A. Pavim, M. Stemmer, J. Hübner, M. Roloff: Multiagent-based approach for the automation and quality assurance of the small series production. Proceedings of the 16th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation, p. 1-8, ISBN 978-1-4577-0016-3, September 5th-9th 2011, Tolouse, France • T. Pfeifer, R. Schmitt, A. Pavim, M. Stemmer, M. Roloff, C. Schneider, M. Doro: Cognitive Production Metrology: A new concept for flexibly attending the inspection requirements of small series production. Proceedings of the 36th International MATADOR Conference, Springer, p. 359-362, ISBN 978-1-84996-431-9, July 2010, Manchester, England • M. Stemmer, M. Roloff, C. Schneider, M. Doro, T. Pfeifer, R. Schmitt, A. Pavim: Handling small series production inspection requirements through the use of cognitive and flexible metrology strategies. Proceedings of the CIRP ICME 2010 – 7th CIRP International Conference on Intelligent Computation in Manufacturing Engineering – Innovative and Cognitive Production Technology and Systems, ISBN 978-88-95028-65-1, June 2010, Gulf of Naples, Italy • R. Schmitt, A. Pavim: Flexible Optical Metrology Strategies for the Control and Quality Assurance of Small Series Production. Proceedings of the SPIE Europe Optical Metrology – Optical measurement systems for industrial inspection VI, vol. 7389, p. 738902-738902-12, 2009 • Revista: • R. Schmitt, T. Pfeifer, A. Pavim: Cognitive Production Metrology – Ein neues Konzept zur qualitativen Absicherung der Kleinserienproduktion. Industrie Management, February 2011, Special Issue about Brazil. Printing procedure • Journal: • Robert Schmitt, Peter Loosen, Christian Brecher, Alberto Pavim, Max Funck, Sebastian Haag: Automated multiagent-based assembly of miniaturised laser systems. Journal of Artificial Intelligence for Engineering Design, Analysis and Manufacturing. Work in progress

16. PublicaçõesDoutorado, mestrado, PFCs e documentos da pesquisa • I. Kuhlhoff: Sensor data fusion within an industrial inspection machine controlled by a multiagent approach. PFC em andamento a ser submetido para o ECAI/DAS/UFSC desenvolvido no WZL da RWTH Aachen, 2012 • M. L. Roloff: Sistema Auto-otimizável baseado em um Sistema Multiagente com abordagem Organizacional para Produção em Pequenas Séries. Documento submetido ao PGEAS/DAS/UFSC como pré-requisito para qualificação ao desenvolvimento da tese de doutorado. Trabalho desenvolvido no S2i/DAS/UFSC e LabElectron/CERTI, 2011 • J. Vargas: Sistema Especialista baseado em um Sistema Multiagente para Predição da Qualidade na Produção em Pequenas Séries. Dissertação de mestrado em andamento a ser submetida ao PGEAS/UFSC. Trabalho desenvolvido no S2i/DAS, 2012 • D. Melo: Desenvolvimento de uma Máquina Flexível de Inspeção Automática de Placas de Circuito Impresso baseada no paradigma de Sistema Multiagente para Produção em Pequenas Séries. Dissertação de mestrado em andamento a ser submetida ao PGEAS/UFSC. Trabalho desenvolvido no S2i/DAS, 2012 • A. Pavim: Selbstoptimierende Inspektionssysteme in der wandlungsfähigen Kleinserienfertigung. Doctoral thesis submitted to the RWTH Aachen. Work developed at WZL/RWTH Aachen, 2011 • P. Antunes: Inline metrology for the improvement of product and process quality. Estágio de graduação submetido para o ECAI/DAS/UFSC desenvolvido no WZL da RWTH Aachen, 2010-2011 • M. Wegener: Conceptual Design of an Inspection Solution for Assembling Printed Circuit Boards in Small Batch Production Lines. Dissertação submetida a RWTH Aachen. Trabalho desenvolvido no S2i/DAS/UFSC e LabElectron/CERTI, 2010 • L. Adams: Controlling an industrial machine for the automatic inspection of free-form parts with an agent-based approach. PFC em submetido para o ECAI/DAS/UFSC desenvolvido no WZL da RWTH Aachen, 2010 • M. Doro: Solução integrada para auxiliar na garantia da qualidade na produção em pequenos lotes. Tese de doutorado submetida a POSMEC/UFSC. Trabalho desenvolvido no LABMETRO/UFSC e CERTI/LABelectron, 2009 • C. Silvano: Reengineering and flexibilization of an Industrial Inspection Machine. PFC em submetido para o ECAI/DAS/UFSC desenvolvido no WZL da RWTH Aachen, 2009 • E. Martín: Improvement of the flexibility of an Automatic Automotive Headlights Inspection System. Trabalho de conclusão de curso submetido a Universidad Politécnica de Madrid. Trabalho desenvolvido no WZL da RWTH Aachen, 2008 • M. Faria: Improvement of the Sensing Capabilities of an Automatic Automotive Headlights Inspection System through Optical Measuring Techniques. PFC em submetido para o ECAI/DAS/UFSC desenvolvido no WZL da RWTH Aachen, 2008

17. Interação com outros projetos BRAGECRIMProposta de interação para troca de experiências e resultados • Methods for fast setup and robust dimensional measurements with industrial X-ray computed tomography • Metrologia flexível para aumento da performace do processo, métodos baseados em conhecimento • LogGlobal – Improving Global Supply Chains • Sistema multiagente para melhoria da logística e controle da manufatura

18. Sugestões • Maior flexibilidade das agências quando as alterações em rubricas que não acarretam aporte de capital. • Exemplo: mudança de bolsa • Possibilidade de reembolso de despesas com a aquisição de mercadorias de baixo valor. • Exemplo: parafusos, alicate, chave • Respeito aos prazos de aporte de capital por parte das agências brasileiras e sincronização com o calendário da agência alemã. • Canal de comunicação e articulação com as agências que efetivamente possua atribuições para a tomada de decisão. • Exemplo: atendimento de qualquer solicitação deveria aguardar pronunciamento da diretoria da agência, que não aconteceu.

19. Obrigado • Parceiros • Este projeto de pesquisa recebe suporte financeiro das agências brasileiras e alemã de pesquisa DFG, CAPES, FINEP e CNPq no contexto doprograma BRAGECRIM. Mais informações: http://www.bragecrim.net/CognitiveMetrology

21. Potenciais Parcerias Brasil (UFSC, CERTI) • C-Pack • Embraco/Wirhpool • Intelbras • Renault • WEG Alemanha (RWTH Aachen) • Hella