Memimpin Perubahan: Dua Wanita Transformasi Otomatisasi Penerbangan

Mengotomatisasi pembuatan dan perakitan komponen penerbangan dan pertahanan bukanlah tugas sederhana. Bagian sering kompleks, dengan campuran tinggi/rendah komponen yang berkisar dari robust hingga mikro dalam ukuran, dan rentang yang beragam ini tidak selaras dengan otomatisasi.

Banyak keterampilan diperlukan untuk mengotomatisasi tugas-tugas ini—dan untuk memimpin tim yang mewujudkannya. Mereka dapat berupa jenis engineering yang keras: pemrograman, robotika, kecerdasan buatan/machine learning, metrologi. Seringkali, mereka memerlukan keterampilan "lunak" tertentu, seperti pembangunan tim dan kepemimpinan, serta sifat kepribadian, seperti ketekunan, rasa ingin tahu, dan pemikiran kreatif.

Dua eksekutif engineering terkemuka, Nicole Williams di The Boeing Co. dan Marie-Christine Caron di GE Aviation, memonitoring upaya otomatisasi di perusahaan masing-masing—dan memiliki keterampilan ini dalam kelimpahan.

Wanita, yang dinamakan Smart Manufacturing magazine tahun ini sebagai dua dari "20 wanita yang memberi cap mereka di robotika & otomatisasi," baru saja berbicara dalam webinar terkait (https://bit.ly/Robotics2paths)—menceritakan bagaimana mereka memulai, peran yang mereka mainkan, isu dan tantangan yang dihadapi dan apa yang dimiliki oleh masa depan untuk generasi berikutnya insinyur wanita.

Rute yang Berbeda Menuju Kesuksesan

Wanita ini naik ke posisi korporasi mereka melalui pilihan kehidupan, akademik, dan karir yang berbeda.

Bagi Williams, kehidupan matematika dan ilmu pengetahuan tampaknya adalah hal yang pasti. Kehidupan rumahnya seperti taman bermain engineering: Ayah dan pamannya adalah insinyur listrik, dan tantenya adalah insinyur mekanik. Di sekitar rumah ada elektronik yang menunggu untuk dibongkar untuk melihat bagaimana mereka bekerja. Permukaan datar adalah tempat untuk majalah pemrograman yang memungkinkan Williams untuk melatih keterampilan pemrograman yang baru tumbuh, dan prototipe hiasan dan kartu musik yang dibawa ayahnya dari pekerjaannya sebagai insinyur pengembangan di Hallmark. (Favorit masa kecil adalah hiasan yang menampilkan pemandangan liburan bersalju 3D dengan kereta kecil yang melaju melalui terowongan.)

"Sejak saya sangat kecil, saya tertarik untuk membongkar barang-barang, komputer, pemrograman, dan pemecahan masalah," kata Williams. "Saya selalu suka matematika. Ini konsisten dan dapat diandalkan. Ini tidak sembarat atau sesuka hati atau berubah."

Tante insinyur mekaniknya mengajarinya bahwa insinyur mekanik dapat bekerja pada segalanya dari merancang produk komersial hingga implant medis, robotika, dan fasilitas nuklir.

"Saya sangat menyukai variasi proyek yang dapat saya dukung. Saya suka mempelajari hal-hal baru, menggunakan keterampilan saya untuk memecahkan berbagai jenis masalah, baik di dalam maupun di luar pekerjaan," katanya.

Minatnya pada robotika dimulai di University of Missouri–Rolla (sekarang Missouri S&T) tempat ia bekerja dengan robot konfigurasi SCARA (Selective Compliance Articulated Robot Arm) untuk mengurutkan blok kayu persegi panjang dari blok lingkaran dan mengambil dan menempatkannya sesuai kebutuhan.

Proyek akademik ini membantu melatih keterampilan pemrogramannya—keterampilan yang katanya membantu ia diterima di The Boeing Co. pada tahun 1999.

Awalnya, Williams mendukung robot pengembangan yang digunakan untuk menangani berbagai bagian. Robot gaya gantry ini dilengkapi end effector besar yang memegang gulungan serat karbon, bahan epoksi. Mesin menggunakan pemrograman B+, dan banyak tugas awalnya melibatkan pembuatan gambar untuk unit ini.

Saat bekerja pada tugas-tugas ini, ia menyerap keterampilan lain.

"Saya mempelajari proses permohonan paten dan betapa sulitnya dan berapa lama prosesnya," katanya. "Saya segera terlibat dalam pemrograman dengan produk [perangkat lunak simulasi robotik] yang disebut IGRIP, menciptakan alat pemrograman robot dan alat simulasi untuk program robot."

Ia menjadi mahir dalam menggunakan RAC, penemuan Boeing, atau robot assembly self-control, yang bergantung pada otonomi berbasis tujuan yang seiring waktu akan memungkinkan perusahaan untuk meningkatkan efektivitas peralatan keseluruhan (OEE), kualitas pertama kali, dan kegunaan baik untuk pemeliharaan maupun mekanik.

"Agar otomatisasi dapat fleksibel sebisa mungkin di lingkungan penerbangan, kami sangat bergantung pada kontrol berbasis tujuan ini," katanya. "Alih-alih menulis skrip eksplisit dari tindakan untuk robot selesaikan atau eksekusi seperti dalam pemrograman robot tradisional, kami memberinya serangkaian tujuan dan aturan bagaimana menyelesaikan tujuan ini."

Dalam satu proyek, sel kerja menampilkan lokalisasi menggunakan visi mesin, kontrol supervisi berbasis tujuan RAC, dan akurasi robot melalui kalibrasi kinematik.

"Kami memiliki kalibrasi kinematik spesifik yang kami gunakan untuk robot kami. Dan kemudian penggunaan OOP yang lengkap tanpa sentuhan," katanya, merujuk pada pemrograman berorientasi objek. "Itu adalah sesuatu yang saya pikir cukup langka, untuk dapat mengambil program langsung dari komputer programmer NC dan menjalankannya di bengkel tanpa harus melakukan banyak simulasi kering atau penyesuaian."

Peran Williams adalah merakit semua model ke dalam IGRIP, yang diprogram menggunakan bahasa simulasi grafis dan interpreter command line. "Setiap program individual dan sistem robotik harus disimulasikan untuk mengidentifikasi potensi masalah sebelum produksi," katanya.

Salah satu masalah yang muncul adalah pembuatan lubang di pylon C-17.

"Saat itu, saya satu-satunya yang memiliki perangkat lunak dan kemampuan untuk menyatukan semua bagian ke dalam sel kerja, termasuk alat, bagian, robot, dan end effector. Kami mengidentifikasi bagian alat yang menghalangi area yang perlu diakses robot untuk mengoreksi [pylon]. Pada akhirnya, kami harus memotong sebagian alat untuk mengizinkan akses untuk end effector robot."

Proyek ini mengajarkan padanya pelajaran penting, dan itu adalah untuk menghadirkan semua pemangku kepentingan lebih awal dalam proses dan mensimulasikan berbagai kondisi dan skenario sebelum konstruksi. Faktanya, banyak simulasi yang dibuat Williams telah digunakan dalam rapat dengan pemasok mesin perkakas, membantu semua pemangku kepentingan memvisualisasikan kekhawatiran.

"Ini sering mempengaruhi desain dan modifikasi mesin," katanya. "Segera, saya mulai bepergian untuk melatih programmer NC tentang cara menggunakan alat yang telah kami kembangkan, dan cara menggunakan simulasi dalam lingkungan pesawat produksi."

Ide menggunakan otomatisasi dan robotika sebagai alat yang meningkatkan fleksibilitas tenaga kerja dan kemudahan penggunaan pekerja adalah konsep yang akan mengikuti Williams selama karirnya. Ini adalah pola pikir yang juga dianut Caron, dan yang telah ia terapkan saat membangun karirnya.

Akademik dan Olahraga

Seperti Williams, Caron menemukan sains dan matematika sebagai kekuatan penggerak. Namun, keahliannya di lapangan tenis yang benar-benar membantu saat saatnya untuk belajar untuk karir di engineering.

"Saya menghubungi banyak universitas di AS yang memiliki program tenis, dan saya bilang kepada mereka, 'Hei, saya tinggal di Quebec. Saya bermain tenis, dan saya ingin belajar engineering,'" katanya.

Sebelum mendapatkan beasiswa tenis di University of Massachusetts at Amherst, ia mengirim surat ke 50 sekolah di seluruh AS.

Dengan beasiswa di tangan, ia melompat ke kehidupan baru, di negara baru, dengan budaya baru, dan belajar menyeimbangkan akademik dan olahraga.

Tantangan-tantangan itu "membuat saya percaya pada diri sendiri dan memahami fakta bahwa, meskipun Anda tidak tahu apa yang akan terjadi, Anda masih dapat bersenang-senang dan sukses," kata Caron. "Itu meningkatkan keterampilan ketahanan dan adaptasi saya, dan membuka pikiran saya terhadap orang lain dan benar-benar mengenal dan benar-benar memahami bagaimana saya bisa sukses dan bagaimana saya cocok dalam tim."

Setelah lulus, Caron pindah kembali ke Kanada dan mengambil pekerjaan di IBM, bekerja pada mikroelektronika. "Saat Anda berbicara mikroelektronika, Anda berbicara otomatisasi karena segalanya sangat kecil dan [perakitan] sangat cepat sehingga segalanya diotomatisasi. Itu adalah perkenalan saya pertama pada otomatisasi yang benar dan benar membuat saya cinta pada hubungan antara teknologi, logistik, dan kualitas—untuk membuat produk terbaik dengan cara yang paling efisien."

Caron mendaki tangga IBM, dan akhirnya dipromosikan untuk mengelola tim engineering. "Saya berubah dari orang teknis menjadi pemimpin, tetapi saya selalu sangat terkait dengan teknologi, mencoba membuat tim menjadi sangat sukses."

Setelah 13 tahun, ia bergabung dengan fasilitas GE Aviation di Bromont, Quebec. Lompatan karir ini akan membawanya dari "tim mikroelektronika yang sangat presisi ke dunia penerbangan yang sangat kuat, namun, pada saat yang sama, sangat kompleks."

Lokasi Bromont membuat komponen mesin untuk pesawat Boeing dan Airbus, dan merupakan pusat Global Robotics, Automation and Instrumentation R&D Center perusahaan yang mengembangkan proses robotik canggih dan aplikasi perangkat lunak.

Tidak lama setelah bergabung dengan GE, ada kesenjangan di Global Research Center, yang dikenal sebagai GRC, dan ia "melompat pada kesempatan itu."

Menghadapi Tantangan

Pekerjaan di GRC memungkinkan ia menjelajih lebih lanjut apa yang dapat dilakukan dengan otomatisasi dan robotika dari perspektif engineering.

Tugas enam bulan di Republik Ceko membantu melatih keterampilan tambahan. Di sana, Caron bukan hanya ahli otomatisasi atau robotika, ia adalah manajer proyek.

"Saya beruntung menjadi bagian dari program pengembangan mesin di Praha," katanya. "Saya belajar untuk benar-benar terbuka terhadap budaya dan memahami proses manufaktur mereka. Saya memiliki banyak [jawaban saya sendiri], tetapi itu tidak selaras dengan cara mereka melihat hal-hal. Saya belajar bahwa saya perlu memahami kendala, memahami lingkungan dan menyarankan evolusi yang tepat untuk setiap lokasi."

Sementara otomatisasi dapat membawa keuntungan produktivitas, Caron belajar bahwa potensi pengguna mungkin tidak selalu menerima bantuan dengan mudah.

Pola pikir beberapa orang adalah bahwa jika mereka butuh kapasitas lebih, mereka hanya akan menambahkan satu orang lagi. Inti dari kekhawatiran ini adalah pekerjaan.

"Orang bilang, 'akan mengambil pekerjaan kami.' Tidak, itu tidak akan; itu akan mengamankan pekerjaan Anda. Karena Anda akan menghasilkan lebih banyak bagian, lebih akurat dan kami akan tetap menggunakan otak Anda" untuk pekerjaan lain, katanya.

Salah satu tugas yang lebih menantangnya melihat proyek manual yang memanggil untuk memasukkan seal ke dalam rangkaian kecil.

Misalnya, dalam potongan dua inci kali dua inci (50,8×50,8 mm), pekerja perakitan mungkin harus memasukkan 40 seal dengan penyepit. "Itu pekerjaan yang sangat melelahkan untuk operator dilakukan dan memakan waktu mereka selamanya. Jadi bagaimana Anda mengotomatisasi ini?"

Bagi manusia, ini adalah tugas yang mudah, meskipun melelahkan: Cukup ambil dan tempatkan seal.

Manusia dapat menentukan apakah seal ditempatkan dengan benar, atau setidaknya dalam spesifikasi, dan bahkan apakah seal ada.

Tetapi ada "banyak hal yang dilakukan otak Anda yang cukup sulit untuk dimasukkan ke dalam sistem," kata Caron.

Untuk mengotomatisasi proses perakitan ini, visi mesin dipasang dan AI/machine learning diintegrasikan ke dalam sel kerja.

"Otomatisasi robotika bukan hanya robot, itu segala sesuatu di sekitarnya," katanya. "Bagaimana Anda melihatnya [pemasukan seal], bagaimana Anda melokalkannya, bagaimana Anda tahu di mana Anda berada di ruang 3D, dan bagaimana Anda melakukan tugas secara terpercaya setiap kali?"

Untuk membantu mencapai ini, lima kamera berbeda dipasang dalam sel kerja, masing-masing memiliki aplikasi spesifik.

Dengan menganalisis citra, AI dapat menentukan seal yang baik dari yang buruk. "Jika Anda mengatakan 'baik' atau 'tidak baik' tanpa AI, sistem akan bilang, 'Itu berbeda, jadi tidak baik.' Tetapi AI membawa Anda kapasitas ekstra untuk bilang, 'Saya tidak perlu hitam dan putih; itu bisa abu-abu'," kata Caron.

Imaging dan AI di Boeing

Dari hari kampus Williams di mana ia menggunakan teknologi citra untuk mengurutkan blok kayu, hingga penelitian lulusannya yang menggunakan data citra untuk melatih serangkaian jaringan saraf, ia telah secara luas menggunakan teknik citra dan AI untuk mengatasi tantangan otomatisasi.

Satu proyek, yang akan memberikan Williams dan timnya penghargaan Boeing Silver Phantom, menganalisis pola bor pada komponen penerbangan untuk pesawat komersial.

Skema kontrol menggunakan konsep RAC Boeing dan memasukkan pemindaian bagian, serta data mengenai alat dan fitur bagian, untuk menentukan posisi akhir bor yang akurat.

"Dalam pembuatan pesawat, jarak tepi adalah datum yang penting," katanya. "Jika Anda membor lubang terlalu dekat dengan tepi rusuk atau balok, Anda berisiko kegagalan prematur pada bagian tersebut."

Sementara rentang proyek Williams beragam, katanya bahwa salah satu proyek yang paling efektif yang pernah dikerjakannya juga adalah yang paling sederhana: melacak alat pekerja.

Sebelumnya, untuk memastikan alat terhitung di akhir hari, seorang teknisi akan mengambil sepotong busa dan menggambar bentuk alat pada bahan. Mereka kemudian akan mengambil Dremel dan mengukir bentuk alat secara manual.

Solusi otomatis menggunakan keranjang bergerak di mana pekerja meletakkan alat mereka dan sistem visi mesin akan menangkap citra kotak alat, menerjemahkannya menjadi citra biner, kemudian menerjemahkannya ke dalam file Excel dan akhirnya file akan dikirim ke pemotong laser untuk memotong busa.

"Kami harus memecahkan banyak tantangan sistem visi. Beberapa alat sangat licin. Beberapa pekerja telah melakukan 'penyesuaian khusus' pada alat mereka, seperti menambahkan karet," katanya. "Itulah sebabnya kami tidak dapat menggunakan sistem siap pakai."

"Itu adalah proyek yang cukup sederhana, yang digabungkan dengan sangat cepat, tetapi itu menyelamatkan operator kami yang dapat pergi dari mungkin menyelesaikan delapan atau sepuluh [laci] alat sehari ke dapat menyelesaikan beberapa kotak alat penuh sehari," kata Williams. "Itu adalah peningkatan throughput yang sangat dramatis bagi tim."

Pemimpin Tim Besok

Pada jangka panjang, tujuannya adalah untuk membuat bagian yang lebih baik dan lebih hemat biaya. Dan bakat yang dibawa Williams dan Caron ke posisi mereka membuat itu terjadi di fasilitas GE dan Boeing di seluruh dunia.

Dan, sementara wanita masih cukup anomali dalam engineering manufaktur, kedua wanita ini telah membuktikan bahwa tidak ada pekerjaan "khusus pria".

Williams dan Caron telah bekerja dengan dan bagi dan memimpin rekan pria—dan mereka telah naik ke puncak profesi mereka.

Masing-masing melakukannya melalui kerja keras, dan kemauan untuk belajar dan mencoba hal-hal baru.

Untuk generasi berikutnya insinyur wanita dan eksekutif perusahaan manufaktur, pasangan ini mendorong mereka yang mempertimbangkan profesi ini untuk mengikuti hal yang membuat mereka tertarik dan terinspirasi.

"Pikirkan apa yang menghubungkan Anda, apa yang mendorong Anda, apakah itu teknologi tertentu, keterampilan tertentu, atau sekelompok orang tertentu yang Anda kenal," kata Williams. "Dan kemudian lanjutkan pendidikan Anda. Ambil satu kelas, ambil beberapa kelas. Coba coba saja dan lihat apa yang membuat Anda tertarik, dan apa yang benar-benar mendorong Anda."

Caron setuju: "Ikuti hati Anda. Jika Anda suka matematika, jangan khawatir. Profesi itu sedang berkembang dan ada banyak cabang yang dapat Anda ambil. Jangan takut untuk mencoba. Percayalah pada diri sendiri, jadilah diri sendiri, dan lakukan apa yang Anda sukai."

"Anda tumbuh dari setiap langkah pengalaman kerja dan pengalaman hidup Anda," tambah Caron. "Sifatkan sebaik mungkin, dan ambil inti-inti kecil dan gabungkan menjadi apa yang ingin Anda jadikan dan bagaimana Anda ingin menjadi. Dan sebenarnya, bagi saya, perjalanan otomatisasi ini benar-benar contoh dari itu."