| description |
The coordination currently in place within CERN, foresees the operation of different departments divided into several groups, with the aim of separating them from each other according to their expertise, as well as cooperating and mutual support between them where necessary.
The projects carried out by each department in the field of engineering are not solely concerned with carrying out an experiment that relates exclusively to the core activities of the Organization, but in many cases undertakes duties related to either individual R&D issues or supporting tasks, and interventions aimed at contributing to the normal and continuously operation. Based on these activities the unit of Occupational Health & Safety and Environmental Protection (HSE) and specifically the Radiation Protection Group (HSE-RP) performs the procedure of spectrometer analysis in radioactive disk samples, with the purpose of extracting valuable information and results related to the material's behavior in radioactive conditions, since radioactivity exists in specific places into the various experiments carried out.
This process, produce particularly useful data and results, but at the same time, it consumes a large amount of time on a daily basis and exposes the operators of the measurement and analysis into contact with radioactive materials, which could be avoided as this process is a repetitive and fixed process without significant variations, so it is a type of work that usually characterized by a functionality offered for automation and can even be greatly improved through it.
For the above reasons the Radiation Protection Group (HSE-RP) in cooperation with the Engineering Department (EN) and in particular with the Robotics division (EN-SMM-MRO) decided to proceed with the design and development of a novel robotic system to automate the process of spectroscopy analysis and measurement, so that it does not require the operator to spend time performing the process and minimize the contact of personnel with radioactive samples while improving the overall measurement process as automation offers greater accuracy and less chance of errors by using the robotic system application.
The idea of implementing the system is based on a prototype construction that will be use a robotic arm and a transfer rail, to receive the samples for measurement and drive them in a specific order to and from the measuring sensor, while taking into account the necessary measurement time with the accurate limits and intervals for valid analysis, based on a dedicated database that contains the samples information and an online website from which the operator can view and configure the measurement process remotely as well as get updates about the progress of the measurement with the ability to select recovery options in case of a problem. By using this system the overall process can be greatly improved as the robot can continuously and uninterruptedly work around the clock by executing the application's commands until all samples have been measured, without pause or delay as the system works autonomously and without the need for any supervision or direction by a natural person, avoiding furthermore, any potentially incorrect sampling as the system faithfully follows the measurement list it has formulated initially by the responsible person.
Finally, besides the basic system on which the work is technically focused, emphasis is also given to the general description and analysis of systems as well as methods of creating and promoting corresponding applications within the tasks of the Organization, with the aim of redesigning processes to optimize them, by using technologies and methodologies that include state-of-the-art technological innovations that can be transferred or already transferred to industry and society in the general frame of industry 4.0
|
| spelling |
oai:hellanicus.lib.aegean.gr:11610-211092020-07-10T05:34:40Z Industry 4.0 examples at CERN towards Open Source Hardware and reuse capabilities in the industry: the Sample Changer Robot Παραδείγματα industry 4.0 από το CERN με έμφαση στο Open Hardware και δυνατότητες επαναχρησιμοποίησής τους στην βιομηχανία: το ρομπότ αλλαγής δειγμάτων Σκούπρας, Παύλος Χαραλαμπίδης, Ιωάννης ρομποτική βιομηχανία 4.0 μεταφορά γνώσης robotics cern industry 4.0 Robotics Nuclear physics--Research The coordination currently in place within CERN, foresees the operation of different departments divided into several groups, with the aim of separating them from each other according to their expertise, as well as cooperating and mutual support between them where necessary. The projects carried out by each department in the field of engineering are not solely concerned with carrying out an experiment that relates exclusively to the core activities of the Organization, but in many cases undertakes duties related to either individual R&D issues or supporting tasks, and interventions aimed at contributing to the normal and continuously operation. Based on these activities the unit of Occupational Health & Safety and Environmental Protection (HSE) and specifically the Radiation Protection Group (HSE-RP) performs the procedure of spectrometer analysis in radioactive disk samples, with the purpose of extracting valuable information and results related to the material's behavior in radioactive conditions, since radioactivity exists in specific places into the various experiments carried out. This process, produce particularly useful data and results, but at the same time, it consumes a large amount of time on a daily basis and exposes the operators of the measurement and analysis into contact with radioactive materials, which could be avoided as this process is a repetitive and fixed process without significant variations, so it is a type of work that usually characterized by a functionality offered for automation and can even be greatly improved through it. For the above reasons the Radiation Protection Group (HSE-RP) in cooperation with the Engineering Department (EN) and in particular with the Robotics division (EN-SMM-MRO) decided to proceed with the design and development of a novel robotic system to automate the process of spectroscopy analysis and measurement, so that it does not require the operator to spend time performing the process and minimize the contact of personnel with radioactive samples while improving the overall measurement process as automation offers greater accuracy and less chance of errors by using the robotic system application. The idea of implementing the system is based on a prototype construction that will be use a robotic arm and a transfer rail, to receive the samples for measurement and drive them in a specific order to and from the measuring sensor, while taking into account the necessary measurement time with the accurate limits and intervals for valid analysis, based on a dedicated database that contains the samples information and an online website from which the operator can view and configure the measurement process remotely as well as get updates about the progress of the measurement with the ability to select recovery options in case of a problem. By using this system the overall process can be greatly improved as the robot can continuously and uninterruptedly work around the clock by executing the application's commands until all samples have been measured, without pause or delay as the system works autonomously and without the need for any supervision or direction by a natural person, avoiding furthermore, any potentially incorrect sampling as the system faithfully follows the measurement list it has formulated initially by the responsible person. Finally, besides the basic system on which the work is technically focused, emphasis is also given to the general description and analysis of systems as well as methods of creating and promoting corresponding applications within the tasks of the Organization, with the aim of redesigning processes to optimize them, by using technologies and methodologies that include state-of-the-art technological innovations that can be transferred or already transferred to industry and society in the general frame of industry 4.0 Η λειτουργική οργάνωση που επικρατεί σήμερα στο CERN, προβλέπει την ύπαρξη διαφορετικών τμημάτων χωρισμένα στα ανάλογα γκρουπ βάση της ειδικότητάς τους, με σκοπό την καλύτερη και αποδοτικότερη συνεργασία μεταξύ αυτών όταν παρουσιάζεται η αντίστοιχη ανάγκη. Τα διαφορετικά έργα που μπορεί να έχει αναλάβει η κάθε ομάδα ή το κάθε τμήμα δεν αφορούν μόνο τον σχεδιασμό ή την εκτέλεση κάποιου πειράματος που να σχετίζεται αποκλειστικά με το κύριο αντικείμενο των δραστηριοτήτων του Οργανισμού, αλλά σε αρκετές περιπτώσεις αφορά ενέργειες και διαδικασίες που έχουν ως στόχο είτε την έρευνα και ανάπτυξη νέων δυνατοτήτων και επιστημονικών αποτελεσμάτων, είτε ακόμα και την υποστήριξη στην λειτουργία των υπόλοιπων πειραμάτων με διαδικασίες παρεμβάσεων, επίβλεψης και συμβολής για την ομαλή και ασφαλή συνέχιση της λειτουργίας τους. Βάση αυτών των δραστηριοτήτων αλληλοσυνεργασίας μεταξύ των τμημάτων, η ομάδα Υγείας και Ασφάλειας στην εργασία & Προστασίας του Περιβάλλοντος (HSE) και συγκεκριμένα το Τμήμα Προστασίας Ραδιενέργειας (HSE-RP) πραγματοποιεί μια ιδιαίτερα σημαντική διαδικασία για την μέτρηση ραδιενεργών δειγμάτων σε μορφή μικρών δίσκων μέσω της διαδικασίας που ονομάζετε φασματοσκοπική μέτρηση, με στόχο την εξαγωγή συμπερασμάτων και μετρήσεων σχετικά με την συμπεριφορά διαφόρων υλικών σε επαφή με την ραδιενέργεια, αλλά και των χαρακτηριστικών που αυτά παρουσιάζουν γενικότερα, καθώς η ραδιενέργεια υπάρχει σε διάφορα μέρη εντός του Οργανισμού λόγο συγκεκριμένων πειραμάτων που μπορούν να προκαλέσουν τέτοιου είδους συνθήκες. Όπως έχει παρατηρηθεί από το διάστημα εκτέλεσης αυτών των μετρήσεων, τα στοιχεία και η μελέτη αυτών των δειγμάτων, παράγουν ιδιαίτερα σημαντικά αποτελέσματα σχετικά με την κατανόηση διαφόρων χαρακτηριστικών γύρο από την ραδιενέργεια και τα υλικά, όμως την ίδια στιγμή η διαδικασία εκτέλεσης φασματοσκοπίας συμπεριλαμβανομένων των ενεργειών που εκτελούνται για την πραγματοποίηση των μετρήσεων, καταναλώνει ιδιαίτερα μεγάλα χρονικά διαστήματα για τα άτομα που είναι υπεύθυνα στο ανάλογο έργο, καθώς επίσης τα εκθέτει και σε επαφή με τα ραδιενεργά δείγματα προσθέτοντας έτσι καθημερινά μικρές δόσεις ραδιενέργειας που όμως θα μπορούσαν να αποφευχθούν εντελώς, καθώς η συγκεκριμένη διαδικασία αποτελεί μια σταθερά επαναλαμβανόμενη ακολουθία βημάτων που μπορεί ιδανικά να αυτοματοποιηθεί. Για τους παραπάνω λόγους λοιπόν, το Τμήμα Προστασίας Ραδιενέργειας (HSE-RP) σε συνεργασία με το Τμήμα Μηχανικής (EN) και συγκεκριμένα με την Ομάδα Ρομποτικής (EN-SMM-MRO) αποφάσισε τον σχεδιασμό και την ανάπτυξη ενός πρωτότυπου ρομποτικού συστήματος για την δημιουργία μιας εφαρμογής για μετρήσεις φασματοσκοπίας, προκειμένου να επιτευχθεί η αυτοματοποίηση της διαδικασίας σε μεγάλο βαθμό με σκοπό τόσο την βελτιστοποίηση της ίδιας της διαδικασίας, μέσω ακριβέστερων και εγκυρότερων μετρήσεων όσο και την αύξηση του επιπέδου ασφαλείας για το προσωπικό, μέσω της μείωσης ανάγκης επέμβασης και παρουσίας του ανθρώπινου παράγοντα σε ραδιενεργά περιβάλλοντα. Η αρχική ιδέα της κατασκευής βασίστηκε στην υλοποίηση ενός πρωτότυπου σχεδιασμού με την χρήση ενός ρομποτικού βραχίονα και μιας ράγας μεταφοράς, με σκοπό την τοποθέτηση και μεταφορά των δειγμάτων σε μια δεδομένη σειρά, προς και από τον αισθητήρα μετρήσεων, λαμβάνοντας υπόψιν τους απαραίτητους χρόνους μετρήσεων και τα διαστήματα μεταφοράς και ρύθμισης του αισθητήρα για ακριβέστερες μετρήσεις βασισμένες στα στοιχεία των δειγμάτων και των μετρήσεων τα οποία αποθηκεύονται σε μια συγκεκριμένη βάση δεδομένων, με την οποία το σύστημα επικοινωνεί προκειμένου να ανταλλάσσει πληροφορίες σχετικά με τις μετρήσεις, και ενός ισοτόπου ελέγχου της εφαρμογής μέσω του οποίου ο χειριστής μπορεί να δει και να τροποποιήσει την κατάσταση και την διαδικασία των μετρήσεων απομακρυσμένα, καθώς επίσης και να λαμβάνει ενημερώσεις για την τρέχουσα πορεία της εκάστοτε μέτρησης και τυχόν προβλήματα που μπορεί να προκύψουν, με την δυνατότητα επιλογής διαδικασιών ανάκαμψης και επαναφοράς του συστήματος σε περίπτωση που χρειαστεί. Με την χρήση της συγκεκριμένης ολοκληρωμένης εφαρμογής αλλαγής δειγμάτων, αποδείχθηκε ότι η συνολική διαδικασία μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά, καθώς το ρομπότ μπορεί να εκτελεί τις μετρήσεις συνεχόμενα και χωρίς διακοπή καθ’ όλη την διάρκεια της ημέρας μέχρι την ολοκλήρωση των μετρήσεων για όλα τα δείγματα, χωρίς αχρείαστες ή επιπλέον παύσεις κατά την διάρκεια των αλλαγών και φυσικά χωρίς την ανάγκη της συνεχούς παρουσίας και επίβλεψης από κάποιο φυσικό πρόσωπο, αποφεύγοντας έτσι ακόμα και πιθανά λάθη που ένα άτομο θα μπορούσε να προκαλέσει, όπως για παράδειγμα την λανθασμένη τοποθέτηση κάποιου δείγματος σε διαφορετική σειρά από την αναμενόμενη. Τέλος, πέρα από την αναφορά και παρουσίαση του βασικού αυτού ρομποτικού συστήματος αλλαγής δειγμάτων σε λειτουργικό και τεχνικό επίπεδο, δίνεται επίσης έμφαση και στην γενικότερη περιγραφή και ανάλυση συστημάτων αλλά και μεθόδων μέσω των οποίων ο Οργανισμός δημιουργεί και προωθεί παρόμοια έργα και εφαρμογές, με σκοπό τον επανασχεδιασμό και την βελτιστοποίηση διαδικασιών. Χρησιμοποιώντας την γνώση του πολυάριθμου ανθρώπινου δυναμικού του CERN, το οποίο περιλαμβάνει μια μοναδική ποικιλομορφία επιστημόνων και τεχνικών, από διάφορες βαθμίδες και τεχνικά-γνωστικά πεδία, αλλά και των συνεργαζόμενων ερευνητικών κέντρων, σε συνδυασμό με τις τεχνολογίες τελευταίας γενιάς και το καινοτόμο πνεύμα που ανέκαθεν διέκρινε το σύνολο των εφαρμογών και των αποτελεσμάτων του Οργανισμού, πολλά από τα παραγόμενα αποτελέσματα των πειραμάτων και των μελετών, έχουν την δυνατότητα και μπορούν να εφαρμοστούν ή έχουν ήδη εφαρμοστεί στην βιομηχανία και την κοινωνία, στα πλαίσια της ανάπτυξής της στην σημερινή τεχνολογική περίοδο που ονομάζεται Βιομηχανία 4.0 2020-07-09T12:33:37Z 2020-07-09T12:33:37Z 2020-02-11 http://hdl.handle.net/11610/21109 en_US Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Διεθνές http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ 85 σ. application/pdf Σάμος
|