Naslov
Inteligentno strojno sklapanje
(Intelligent Mechanical Assembly)

Autori
Vranješ, Božo ; Jerbić, Bojan ; Kunica, Zoran

Izvornik
EGE (Energetika-Gospodarstvo-Ekologija-Etika) (1330-0628) 7 (1999), 5; 116-117

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Radovi u časopisima, prikaz, stručni

Ključne riječi
montaža; umjetna inteligencija
(mechancal assembly; artificial intelligence)

Sažetak
Većina proizvoda sastoji se od više no jednoga dijela, pa se moraju sklapati (montirati). Posljednjih 20-ak godina sve veći jaz između stupnjeva automatiziranosti izradbe i montaže doveo je do situacije da je montaža najskuplji i vremenski najrastrošniji segment proizvodnog procesa. Automatizacija montaže postala je tako tehnološki imperativ, ukidajući potrebu za eksploatacijom jeftine radne snage manje razvijenih zemalja, i čineći montažu strategijskim rezervoarom profita svake tvrtke. Posljednje desetljeće nužnost razvitka i primjene inteligentnih fleksibilnih automatskih montažnih sustava u suvremenoj proizvodnji jedan je od glavnih znanstvenih i inženjerskih izazova. Automatizacija sklapanja suočena je s mnoštvom problema, od kojih su najznačajniji: netehnologičnost konstrukcije proizvoda (Not Design For Assembly), nefleksibilna periferija, nedovoljne proizvodne količine, nedostatak alata za projektiranje montaže. Automatizacija se više ne odnosi samo na težnju za automatiziranjem proizvodnih (fizičkih) procesa, već i intelektualnih djelatnosti - znanja, koja stoje ispred svakoga oblikovanog i vođenog procesa. Općenito, znanja se svih područja ljudskih djelatnosti nastoje objektivizirati (te integrirati) korištenjem suvremene informatičke opreme i postupaka, što doprinosi pomicanju međa ljudske kreativnosti. U okviru znanstvenoistraživačkoga projekta INTELIGENTNO STROJNO SKLAPANJE, podržanoga od Ministarstva znanosti i tehnologije Republike Hrvatske i Alatnice Novotec d.d., poseban je naglasak dan razvoju alata za projektiranje montaže, primjenom koncepata umjetne inteligencije i simultanoga inženjerstva. Naime, postojeći CAD/CAE/CAM sustavi još uvijek ne posjeduju odgovarajuću CAE komponentu koja bi omogućila efikasnije projektiranje montaže, a u naporu za objedinjavanjem oblikovanja proizvoda, oblikovanja montažnoga sustava, programiranja montažnih uređaja i izvođenja sklapanja. Problem proistječe iz složenosti i nepotpunosti metodologije projektiranja, kao i nedostatka algoritimiziranih elemenata za projektiranje. Opisat će se dva segmenta istraživanja: prvi, koji se odnosi na automatsko generiranje planova procesa montaže, i drugi - realizacija upravljanja robotom u uvjetima promjenjivih zadaća i radnog okoliša. Plan je opis niza akcija kojime se iz nekoga početnoga stanja postiže ciljno stanje. U montaži početno stanje predstavlja skup pojedinačnih ugradbenih elemenata (dijelova i/ili sklopova), a ciljno je stanje proizvod. Niz je akcija niz operacija kojime se pojedinačni ugradbeni elementi dovode u zahtijevani konačni međusobni geometrijski položaj. Operacijama, u procesu montaže, dijelovi, sklopovi, bezoblični materijal i proizvodi, mijenjaju prije svega svoje pozicije i orijentacije, ali i stanje ili oblik. Ovisno o shvaćanju i uvjetima izrade, plan automatske montaže poprima različite oblike i obuhvaća različite sadržaje kao što su: redoslijed sklapanja, operacije sklapanja, putanje sklapanja, hvataljke, sredstva, početni položaji dijelova, upravljački programi..., a za prikaz, oblikovanje i izvođenje montaže. Na osnovi postavke da egzistencija proizvoda u CAD sustavu dopušta mogućnost definiranja elemenata i procedura postupka izrade - generiranja plana automatskoga sklapanja, pri čemu se preradba i generiranje geometrijskih, fizikalnih i drugih podataka odvijaju prije svega automatski, ali i u interaktivnome radu projektant - CAD sustav, načinjen je sustav čija je osnovna struktura dana ilustracijom 1. Proizvod je virtualni mehanizam, kojega treba spoznati upravo tijekom projektiranja montaže. Najprije, taj je mehanizam (sklopljeni) proizvod oblikovan u CAD sustavu. Potom se definiraju elementi plana, kao što su: redoslijed sklapanja, pozicije dijelova, putanje sklapanja i drugi. Plan, sadržeći svoje elemente, kasnije se transformira u stvarnu montažnu opemu. Na taj način, plan je ključna poveznica u naporu za objedinjavanjem oblikovanja proizvoda i oblikovanja montažne opreme (ako montažni sustav još ne postoji, pa ga treba oblikovati), odnosno programiranja montažnih uređaja i izvođenja sklapanja (ako montažni sustav već postoji). Generiranje plana zasniva se na sklopljenom proizvodu, pa se stoga neki elementi plana odnose na demontažu. Razlozi su tome: 1. proizvod doista egzistira u CAD sustavu kao rezultat faze konstrukcije proizvoda; 2. sklopljeni proizvod nudi više informacija za projektiranje. Premda montaža i demontaža nisu nužno reverzibilni, uzimajući sklopljeni proizvod za počelo, montaža i demontaža postaju reverzibilni. Najvažniji dijelovi sustava za generiranje plana procesa implementirani su unutar CAD/CAE/CAM softvera I-DEAS. Izrada plana teče potpuno automatski. Moguće je generirati varijante plana s obzirom na to koja je početna orijentacija proizvoda zadana, koji se kriteriji uzimaju za definiranje redoslijeda sklapanja i druge. Ilustracija 2 prikazuje simulaciju sklapanja. Projektiranje inteligentnog robotskog ponašanja ima važnu ulogu u razvoju fleksibilne automatske montaže. Robotska inteligencija podrazumijeva sposobnost djelovanja u nepredvidljivim i kaotičnim situacijama, koje zahtijevaju ne samo prilagodbu, već i sposobnost kreiranja vlastitiog znanja o rješavanju problema. Projektiranje inteligentnog robotskog ponašanja obuhvaća tri glavna razmatranja: pronalaženje rješenja u nepoznatim situacijama, učenje na osnovi iskustva, i prepoznavanje sličnih problema. U dosadašnjem radu je razvijen projektni sustav koji integrira metodu prisilnog učenja i neuronsku mrežu u cilju ostvarenja samostalnog robotskog ponašanja u nepredvidljivim radnim uvjetima. Pretpostavljeno je da robot ne posjeduje nikakvo prethodno znanje o strukturi radnog prostora. Na početku, postoji samo osnovno strategijsko znanje o postupku traženja rješenja, zasnovano na slučajnim pokušajima i ugrađenom sustavu učenja. Metoda prisilnog učenja primijenjena je za evaluaciju robotskog ponašanja i induciranje novog znanja, ili unapređenje postojećeg. Uspješno izveden plan pohranjuje se kao iskustvo koje se kasnije može koristiti u rješavanju sličnih problema (ilustracija 3). Kako bi se omogućilo prepoznavanje sličnih problema, razvijena je adaptivna neizrazita osjenčana neuronska mreža. Takav novouvedeni pristup koji povezuje pravila neizrazitog učenja i arhitekturu neuronske mreže s osjenčanim skrivenim slojem omogućava prepoznavanje malo pomaknutih ili rotiranih uzoraka, ne zaboravljajući prethodno naučene strukture. Inteligentni projektni sustav simuliran je primjenom objektnoorijentiranih tehnika, i verificiran na sređenim i slučajnim primjerima, čime su dokazane glavne prednosti pristupa: samostalno učenje, koje je neosjetljivo s obzirom na redoslijed uzoraka za učenje, i sposobnost učenja u jednoj iteraciji (ilustracija 4). U sklopu globalnog trenda računalne objektivizacije inženjerskih (i ne samo inženjerskih) znanja, u radu su opisana istraživanja na području projektiranja automatske montaže. Prikazana metodologija i metode dopuštaju stvaranje složenih sustava podrške projektiranju, čime se potiče nova inženjerska kreativnost. Daljnji bi rad obuhvaćao sljedeće aspekte: simultano generiranje varijanti planova, istraživanje višesemjernih putanja, oblikovanje montažne opreme, te integraciju programiranja montažnih uređaja i izvođenja montaže. Pored toga, pojedini elementi projektiranja montaže razmatrali bi se s obzirom na mogućnost njihovog potpuno automatskog ili interaktivnog definiranja.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Strojarstvo

POVEZANOST RADA