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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

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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.

Metrologia Cognitiva para a Produção Flexível em Pequenas Séries

Figura: Linha de produção em pequenas séries do LabElectron/CERTI

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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)

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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

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Cronograma – Fases I e II

2010 2011 2012 2013Work packages

All

Responsibility

Project management, documentationand knowledge transfer

WZLQuality Evaluation

Work package 4

S2i, LABelectronPredictive Quality Planning

Work package 3

WZLSensor Integration and Data Fusion

Work package 2

S2i, LABelectronInspection Planning

Work package 1

Work package 5

Planejado Fase I Re-planejado Fase IIFonte: Proposta projeto Fase II

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Status das Principais Atividades

Sist. Esp.AOI

Sist. Multiagente

MetrologiaCognitiva

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

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Inspeção Automática de PCI

Sist. Esp.AOI

Sist. Multiagente

MetrologiaCognitiva

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.

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Inspeção Automática de PCI

Figura: Screenshot da interface do software da S2iAOI e imagem da estrutura mecânica

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Sistema Especialista

Sist. Esp.AOI

Sist. Multiagente

MetrologiaCognitiva

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

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Sistema Especialista

Sistema Multiagente

formado pelas máquinas do

processo

Informação do diagnóstico

para o usuário

Base de Dados Agente

Especialista(tomada de

decisão)

Agente Especialista

(Diagnóstico)

Resultado da última inspeção

Troca de mensagens entre os

especialistas e o processo

Envio de uma possível solução

Figura: Topologia Geral

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Sistema Multiagente

Sist. Esp.AOI

Sist. Multiagente

MetrologiaCognitiva

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+.

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OrganizationSpecificationsOrganizationSpecifications

LABelectron SMA (Agentes + Artifatos + Organização)

Product

agentproduct

AMSagent

DFagent

Securityagent

Statistic/Logagent

SCADAagent

Qualityagent

Planningagent

Processagent

Inspection (SPI) agent

Inspection(Stencil)

agentInspection (AOI) agent

Diagnosisagent

Loaderartifact

Printerartifact

Conveyorartifact

Inserterartifact

Ovenartifact

Unloaderartifact

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Missões de Trabalho e Estudo realizadas Missões de trabalho alemãs:

– Novembro de 2008 (Preparação da Proposta da 1a. Fase em Florianópolis/SC) M. Eng. Alberto Xavier Pavim

– Setembro de 2009 (Evento de Lançamento do Bragecrim em 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 (Preparação da Proposta da 2a. Fase em Florianópolis/SC) Dr.-Ing. Jatzkowski, M. Eng. Pavim

Missões de trabalho brasileiras:– 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 estudo alemãs:– Maio - Setembro de 2010 (Maximilian Wegener, Florianópolis/SC)

– Outubro de 2011 – Fevereiro de 2012 (Alexander Leutner, Florianópolis/SC)

Missões de estudo brasileiras:– Setembro de 2010 – Fevereiro de 2011 (Priscila Antunes, Aachen/Alemanha)

– Fevereiro – Agosto de 2011 (Thiago Bacic, Aachen/Alemanha)

– Dezembro de 2011 – Abril de 2012 (Mario Roloff, Aachen/Alemanha)

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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

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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

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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

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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

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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.

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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

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Potenciais Parcerias

Brasil (UFSC, CERTI)

C-Pack

Embraco/Wirhpool

Intelbras

Renault

WEG

Alemanha (RWTH Aachen)

Hella