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 Stemmer
Sistemas Industriais Inteligentes S2i/DAS/UFSC
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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.
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Equipe
Brasil (UFSC, CERTI)
Alemanha (RWTH Aachen)
 Coordenadores
– Prof. Dr.-Ing. Marcelo Stemmer (S2i/DAS)
– Prof. Dr.-Ing. Carlos Schneider (CERTI)
 Coordenadores
– Prof. Dr.-Ing. Robert Schmitt (WZL)
– Prof. Dr.-Ing. Tilo Pfeifer (WZL)
 Pesquisadores
– Prof. Dr. Eng. Jomi Fred Hübner (DAS)
– Prof. Dr. Eng. Armando Albertazzi Gonçalves Jr. (EMC)
– Dr. Marcos Doro (LABElectron)
 Engenheiros
– Dr.-Ing. Björn Dietrich (WZL)
– Dr.-Ing. Philipp Jatzkowski (WZL)
 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)
 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
Work packages
2010
2011
2012
2013
Responsibility
Work package 1
Inspection Planning
S2i, LABelectron
Work package 2
Sensor Integration and Data Fusion
WZL
Work package 3
Predictive Quality Planning
S2i, LABelectron
Work package 4
Quality Evaluation
WZL
Work package 5
Project management, documentation
and knowledge transfer
Fonte: Proposta projeto Fase II
All
Planejado Fase I
Re-planejado Fase II
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Status das Principais Atividades
 Responsabilidade brasileira:
– Planejamento da Inspeção
– Planejamento Preditivo da Qualidade
Sist. Esp.
AOI
Metrologia
Cognitiva
Sist. Multiagente
 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
 Equipe: Daniel Melo (Mestr.) e Filipe de Carvalho (IC)
 Inspecionar as PCI na busca de defeitos após a
inserção manual de componentes.
Sist. Esp.
AOI
 Identificar os erros e propor soluções.
 Status:
– Finalizando a montagem mecânica;
Metrologia
Cognitiva
– 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.
Sist. Multiagente
 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
 Equipe: Jaqueline Vargas (Mestr.) e Maurício Dal Pont
(IC)
 Utilizar os dados de inspeção para determinar
Sist. Esp.
AOI
possíveis causas dos defeitos existentes, associada a
uma solução (se conhecida).
 O tratamento dos dados é realizado por um Sistema
Especialista.
Metrologia
Cognitiva
 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. Multiagente
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Sistema Especialista
Informação do
diagnóstico
para o usuário
Agente
Especialista
(Diagnóstico)
Base de
Dados
Agente
Especialista
(tomada de
decisão)
Resultado da última
inspeção
Troca de mensagens
entre os
especialistas e o
processo
Sistema
Multiagente
formado pelas
máquinas do
processo
Envio de uma possível
solução
Figura: Topologia Geral
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Sistema Multiagente
 Equipe: Mário Lucio Roloff (dout.)
 Monitorar as informações da produção em pequenas
séries e sugerir ações para melhoria da qualidade.
Sist. Esp.
AOI
Metrologia
Cognitiva
 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. Multiagente
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LABelectron SMA (Agentes + Artifatos + Organização)
Diagnosis
agent
SCADA
agent
Quality
agent
Statistic/Log
agent
Organization
Specifications
Inspection
(Stencil)
agent
Inspection
(SPI) agent
Product
agent
Security
agent
Process
agent
Inspection
(AOI) agent
Conveyor
artifact
product
Loader
artifact
Printer
artifact
Inserter
artifact
Planning
agent
Oven
artifact
DF
agent
AMS
agent
Unloader
artifact
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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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Publicações
Congressos 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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Publicações
Doutorado, 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 BRAGECRIM
Proposta 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 do
programa BRAGECRIM.
Mais informações: http://www.bragecrim.net/CognitiveMetrology
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Potenciais Parcerias
Brasil (UFSC, CERTI)
Alemanha (RWTH Aachen)
 C-Pack
 Hella
 Embraco/Wirhpool
 Intelbras
 Renault
 WEG
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