女性领导自动化工作的不同路径

自动化航空航天和国防部件的制造和组装并非易事。零件通常很复杂，组件的高低组合从坚固到微型不等，而且这种多样化的范围不一定适合自动化。

需要无数技能组合来自动化这些任务，并领导团队实现这些任务。它们可以是硬工程种类：编码、机器人技术、人工智能/机器学习、计量学。通常，他们需要某些“软”技能，例如团队建设和领导力，以及性格特征，例如坚韧、好奇心和创造性思维。

波音公司的 Nicole Williams 和 GE Aviation 的 Marie-Christine Caron 两位领先的工程主管负责监督各自公司的自动化工作，并且拥有丰富的这些技能。

这些女性被《智能制造》杂志评为今年“在机器人技术和自动化领域取得成功的 20 位女性”中的两位，她们最近在相关的网络研讨会 (https://bit.ly/Robotics2paths) 上发表了讲话，详细介绍了她们是如何起步的、她们所扮演的角色、她们面临的问题和挑战以及下一代女工程师的未来。

通往成功的不同途径

这些女性通过不同的生活、学术和职业选择晋升到公司职位。

对于威廉姆斯来说，数学和科学的生活似乎已成定局。她的家庭生活就像一个工程游乐场：她的父亲和叔叔是电气工程师，她的姑姑是机械工程师。房子周围都是电子设备，正等着拆开看看它们是如何工作的。平面是编码杂志的所在地，威廉姆斯可以练习她萌芽的编码技能，以及她父亲在 Hallmark 担任开发工程师时带回家的装饰品和音乐卡片的原型。 （童年最喜欢的是一件装饰品，展示了 3D 雪覆盖的假日场景，一辆小火车穿过隧道。）

“从我很小的时候起，我就对拆解、计算机、编程和解决问题感兴趣，”威廉姆斯说。 “我一直很喜欢数学。它是一致且可靠的。它不是任意的、异想天开的或变化的。”

她的机械工程师阿姨告诉她，机械工程师可以从事任何工作，从设计商业产品到医疗植入物，再到机器人和核设施。

“我真的很喜欢我可以支持的各种项目。我喜欢学习新事物，利用我的技能解决不同类型的问题，无论是在工作内部还是工作之外，”她说。

她对机器人技术的兴趣始于密苏里大学罗拉分校（现为密苏里科技大学），在那里她使用 SCARA（选择性顺应性关节机械臂）配置机器人从圆形木块中分拣出矩形木块，并根据需要挑选和放置它们。

这个学术项目帮助她磨练了编程技能——她说这些技能帮助她在 1999 年被波音公司录用。

最初，Williams 支持一种用于处理各种零件的开发机器人。龙门式机器人具有一个大型末端执行器，可容纳碳纤维、环氧树脂材料的线轴。这台机器使用 B+ 编程，她早期的许多任务都涉及为这个单元绘制图纸。

在完成这些任务时，她吸收了其他技能。

她说：“我了解了专利申请过程以及它的难度以及过程可能需要多长时间。” “我很快就涉足了一款名为 IGRIP 的[机器人仿真软件] 产品的编程，为机器人程序创建机器人编程工具和仿真工具。”

她熟练使用了一项名为 RAC 或机器人装配自我控制的波音发明，该发明依赖于基于目标的自主性，随着时间的推移，这将使公司能够提高其整体设备效率 (OEE)、首次质量和可用性用于维护和机械。

“为了使航空航天环境中的自动化尽可能灵活，我们严重依赖这种基于目标的控制，”她说。 “我们没有像传统机器人编程那样为机器人编写一个明确的动作脚本来完成或执行，而是给它一套目标和如何完成这些目标的规则。”

在一个项目中，一个工作单元的特点是使用机器视觉进行定位、基于 RAC 目标的监督控制和通过运动学校准的机器人精度。

“我们有专门用于机器人的运动学校准。然后完全使用 OOP，无需任何修饰，”她指的是面向对象编程。 “我认为这是非常罕见的事情，能够直接从 NC 程序员的计算机中取出程序并在车间运行，而无需进行大量的空运行或调整。”

将所有模型组装成 IGRIP 成为 Williams 的职责，IGRIP 使用图形模拟语言和命令行解释器进行编程。 “必须对每个单独的程序和机器人系统进行模拟，以在生产前识别潜在问题，”她说。

出现的一个问题是在 C-17 挂架上钻孔。

“当时，我是唯一一个拥有将所有部件整合到工作单元中的软件和能力的人，包括工具、零件、机器人和末端执行器。我们确定了工具的一部分，这些部分阻挡了机器人需要进入的区域来钻孔 [塔]。最后，我们不得不切掉部分工具，以便机器人末端执行器进入。”

这个项目给了她一个重要的教训，那就是在过程的早期将所有利益相关者聚集在一起，并在施工前模拟多种条件和场景。事实上，Williams 创建的许多模拟已用于与机床供应商的会议，帮助所有利益相关者可视化关注点。

“这通常会影响机器的设计和修改，”她说。 “很快，我开始旅行，培训 NC 程序员如何使用我们开发的工具，以及如何在生产飞机环境中使用模拟。”

使用自动化和机器人技术作为提高劳动力灵活性和工人易用性的工具的想法是威廉姆斯整个职业生涯中的一个概念。 Caron 也信奉这种心态，并在她建立自己的职业生涯时采用了这种心态。

学术和体育

像威廉姆斯一样，卡隆发现科学和数学是驱动力。但正是她在网球场上的实力，在她开始学习工程职业时，确实为她提供了很好的帮助。

“我联系了美国许多开设网球项目的大学，并告诉他们，‘嘿，我住在魁北克。我打网球，我想学习工程学，’”她说。

在获得马萨诸塞大学阿默斯特分校的网球奖学金之前，她曾给全美 50 所学校写信

有了奖学金，她开始了新的生活，在新的国家，新的文化，学会了平衡学业和体育。

这些挑战“让我相信自己并理解这样一个事实，即使你不知道会发生什么，你仍然可以玩得开心并取得成功，”卡隆说。 “它提高了我的应变能力和适应能力，让我向他人敞开心扉，真正了解并真正了解我如何才能成功以及如何融入团队。”

毕业后，Caron 搬回加拿大并在 IBM 找到一份工作，从事微电子领域的工作。 “当你说微电子时，你说的是自动化，因为一切都那么小，[组装]如此之快，以至于一切都是自动化的。那是我第一次接触真正的自动化，真正让我爱上了技术、物流和质量之间的联系——以最有效的方式制造出最好的产品。”

Caron 爬上了 IBM 的阶梯，最终被提升为管理工程团队。 “我从一个技术人员变成了领导者，但我总是与技术紧密相连，努力让团队变得非常成功。”

13 年后，她加入了 GE Aviation 在魁北克省 Bromont 的工厂。这一职业跳跃将使她从“一个超级精确的微型微电子团队成长为超级强大但同时又非常复杂的航空世界。”

Bromont 工厂为波音和空客飞机制造发动机部件，是公司全球机器人、自动化和仪器仪表研发中心的所在地，该研发中心开发先进的机器人流程和软件应用程序。

在她加入通用电气后不久，全球研究中心（即 GRC）出现了一个空缺，她“抓住了这个机会”。

面临挑战

在 GRC 的工作让她能够从工程的角度进一步探索自动化和机器人技术可以做什么。

在捷克共和国为期 9 个月的任务帮助她磨练了额外的技能。在那里，Caron 不仅仅是一名自动化或机器人专家，她还是一名项目经理。

“我很幸运能够参与布拉格的发动机开发计划，”她说。 “我学会了真正对文化持开放态度，并了解他们的制造过程。我有很多 [我自己的] 答案，但它们不一定符合他们看待事物的方式。我了解到我需要了解限制条件、了解环境并为每个站点提出正确的演进建议。”

虽然自动化可以带来富有成效的收益，但 Caron 了解到潜在用户可能并不总是那么容易接受帮助。

一些人的心态是，如果他们需要更多容量，他们只会向它射击额外的身体。这种担忧的核心是工作。

“人们会说，‘它会抢走我们的工作。’不，它不会；它将确保您的工作。因为你会做更多的部分，更准确，我们仍然会用你的大脑来做其他工作，她说。

她的一项更具挑战性的任务是查看一个手动项目，该项目需要将密封件插入到小型组件中。

例如，在 2 英寸 x 2 英寸（50.8×50.8 毫米）的零件中，装配工人可能必须用镊子插入 40 个密封件。 “对于操作员来说，这是一项非常乏味的工作，而且要永远带走他们。那么如何实现自动化呢？”

对于人类来说，这是一项简单但费力的任务：只需挑选和放置密封件。

人类可以确定密封件是否正确就位，或者至少在规格范围内，甚至是否存在密封件。

但卡隆说，“你的大脑所做的很多事情很难放入系统中”。

为了自动化这个装配过程，安装了机器视觉并将人工智能/机器学习集成到一个工作单元中。

“自动化机器人不仅仅是机器人，它是围绕它的一切，”她说。 “你如何看待它[密封插入]，如何定位它，如何知道你在 3D 空间中的位置，以及如何每次都能可靠地执行任务？”

为了帮助实现这一目标，工作单元内安装了五个不同的摄像头，每个摄像头都有一个特定的应用程序。

通过分析图像，人工智能可以判断印章的好坏。 “如果你在没有人工智能的情况下说‘好’或‘不好’，系统会说，‘它不同，所以它不好。’但人工智能给你带来了额外的能力，让你说，‘我不需要它是黑白的；它可以是灰色的，”卡隆说。

波音公司的成像和人工智能

从威廉姆斯在大学期间使用成像技术对木块进行分类，到她使用图像数据训练一系列神经网络的研究生研究，她广泛利用成像和人工智能技术来解决自动化挑战。

一个项目分析了商用飞机航空航天部件的钻孔模式，该项目将为 Williams 和她的团队赢得波音银幻影奖。

该控制方案使用波音公司的 RAC 概念并结合零件扫描以及有关工具和零件特征的数据，以确定准确的最终钻孔位置。

“在飞机制造中，边缘距离是一个重要的数据，”她说。 “如果你在离肋或翼梁边缘太近的地方钻一个孔，你就有可能使该部分过早失效。”

虽然 Williams 的项目范围很广，但她说她参与的最有效的项目之一也是最简单的项目之一：跟踪工人的工具。

以前，为了确保在一天结束时考虑到工具，技术人员会取一块泡沫并在材料上绘制工具的形状。然后他们会拿一个 Dremel 并手工雕刻出工具的形状。

自动化解决方案使用移动推车，工人在其中放置工具，机器视觉系统将捕获工具箱的图像，将其转换为二进制图像，然后将其转换为 Excel 文件，最后将文件发送到用于切割泡沫的激光切割机。

“我们必须解决很多视觉系统挑战。有些工具特别闪亮。一些工人对他们的工具进行了‘定制调整’，例如添加胶带，”她说。 “这就是为什么我们不能使用现成的系统。

“这是一个非常简单的项目，很快就完成了，但它让我们的操作员从每天可能完成 8 个或 10 个 [工具] 抽屉转变为能够在一天内完成多个完整的工具箱，”威廉姆斯说。 “这对团队来说是一个非常显着的吞吐量增长。”

明天的团队领导

从长远来看，目标是制造更好、更具成本效益的零件。 Williams 和 Caron 为他们的职位带来的人才正在让 GE 和波音在世界各地的工厂实现这一目标。

而且，虽然女性在制造工程方面仍然有些反常，但这两位女性已经证明没有“仅限男性”的工作。

Williams 和 Caron 曾与男同事一起工作，并为他们工作过，并且领导过他们——他们已经登上了他们的职业巅峰。

每个人都是通过努力工作以及学习和尝试新事物的意愿做到这一点的。

对于下一代女性工程师和制造公司高管，两人敦促那些考虑从事这些职业的人关注并激发她们感兴趣的事物。

“想想是什么连接了你，是什么驱使你，无论是特定的技术、特定的技能组合，还是你认识的特定人群，”威廉姆斯说。 “然后继续你的教育。上一节课，上几节课。只需将您的脚趾浸入水中，看看您对什么感兴趣，以及真正驱使您的是什么。”

卡隆同意道：“随心而行。如果你喜欢数学，别担心。这个职业正在发展，你可以选择很多分支。不要害怕尝试。相信自己，做自己，做自己喜欢的事。

“你从工作经历和生活经历的每一步中成长，”卡隆补充道。 “充分利用它们，把小块块放在一起，形成你想成为的人和你想成为的人。真的，对我来说，这个自动化之旅就是一个例子。”