Une véritable solution Industrie 4.0

À quoi ressembleront les méthodes de production du futur et quelles seront leurs caractéristiques déterminantes ? Festo Didactic et SAP ont créé l'Open Integrated Factory, qui démontre comment combiner avec succès un lien entre l'atelier de fabrication et un Manufacturing Execution System à l'ère de l'Industrie 4.0. Dans la CP Factory de Festo Didactic, les pièces à usiner « indiquent » à la machine comment elles doivent être fabriquées.

La demande en produits adaptés exactement aux exigences de chaque client ne cesse de croître. Dans le même temps, les entreprises doivent produire à des prix toujours plus compétitifs. Afin de s'adapter à ces nouvelles conditions, l'ingénierie des systèmes, la production informatique et les systèmes de gestion vont devoir approfondir leur coopération pour créer de nouveaux moyens de production.

« Les composants savent ce qu'ils sont »

L'Open Integrated Factory conçue dans l'Experience Business Center SAP, à Paris, démontre très clairement comment intégrer production et technique de l'information. La particularité de cette ligne d'assemblage intelligente longue de 8,60 m seulement réside dans la particularité des pièces à usiner : elles « indiquent » à la machine comment elles doivent être traitées. Cette ligne est capable non seulement de produire deux produits entièrement différents (une commande à distance ou des composants pour compteurs intelligents), l'un deux peut être fabriqué en 16 variantes différentes. Le service de développement de produits de SAP et le SAP Co-Innovation Lab ont élaboré ce scénario dans le cadre d'un projet co-innovant mené avec Festo Didactic, qui a fourni l'Ensemble Systèmes Automatisés. Ce scénario démontre que cette ligne de production peut fonctionner avec un logiciel SAP.

Les objets contiennent des informations sous la forme de paramètres de production. « Les objets intelligents communiquent avec l'installation via la technologie RFID. Une fois arrivés au poste déterminé, ils indiquent dans quelle pièce ils se trouvent et dans quelle variante, et ils demandent à être traités avec la méthode appropriée, » explique Frédéric Puche, Directeur de l'Experience Business Centrer SAP. En utilisant de standards définis, il est possible de fabriquer des variantes de produits dans n'importe quel ordre et en quantité donnée, dans une seule et même ligne de production. En fin de compte, un lot de taille 1 (la production d'un produit unique aux caractéristiques personnalisées avec exactitude) devient un objectif réalisable.

La CP Factory : l'innovation dans l'usine

La base de l'Open Integrated Factory est la CP Factory. Cette plate-forme cyber-physique de recherche et d'apprentissage est utilisée par des entreprises industrielles et des sociétés de formation qui dispensent des connaissances en de multiples domaines technologiques : de la mise en réseau d'usines à la programmation d'API, aux technologies de variateurs de vitesse, aux systèmes à capteurs, à la technologie de sécurité, à la robotique, au montage, sans oublier l'analyse et l'optimisation de la chaîne de création de valeurs. « Pour la recherche et l'enseignement concernant l'Industrie 4.0, le système s'intègre à tous les systèmes ouverts et à toutes les normes de communication, à l'instar d'OPC UA », déclare Simon Colas, responsable Didactic Education chez Festo France.

La CP Factory est composée de cellule distinctes configurables pour diverses situations de production et connectibles avec des systèmes informatiques. Il suffit de quelques minutes pour configurer ces différentes cellules et créer de nouveaux aménagements d'usines. Le système passif et breveté de transport des porte-objets permet de faire fonctionner chaque cellule séparément et de concevoir rapidement une ligne de production opérationnelle.

Plus rapide, plus efficace et moins cher

Une ligne d'assemblage CP Factory de Festo Didactic comprend les modules suivants : le poste d'initialisation, le dépôt de composants, le four, la perceuse, le robot d'assemblage, la caméra Q-gate, le poste de retouche et le poste d'emballage. Tous les modules sont entièrement automatisés, à l'exception des deux derniers postes.

Les postes de travail envoient une demande de paramètres au logiciel SAP MES. SAP MES fournit des paramètres comprenant le numéro d’article, le numéro d’ordre et un ID de variante unique pour le prochain produit de la chaîne. À partir du moment où ces données sont inscrites de façon permanente sur la puce RFID à bord du porte-objet, la pièce à usiner « sait » de quoi il en retourne. Cette balise unique identifie l’objet à chaque poste de travail et cette communication permanente garantit un transfert correct de l’information. Si le contrôle caméra détecte une erreur dans la production de l’une des variantes, la pièce est transportée au poste de retouche. Les employés de l’usine peuvent transmettre à ce poste les données à SAP Manufacturing Execution avec un écran tactile ou retirer toutes les variantes de l’objet de la chaîne de montage.

Une souplesse extraordinaire

Les commandes de la CP Factory sont de conception modulaire. Tous les composants de commande sont logés dans les armoires de commande de chaque cellule : commandes à intégration Profibus ou Profinet, composants ProfiSafe et opérateurs de commande de type convertisseurs, commandes de contacteurs et servo-contrôleurs. L'exploitation de la ligne de production peut être réalisée avec et sans système de commande maître.

La souplesse exceptionnelle d'un système CP Factory est due à la conception modulaire et toujours identique de ses cellules : dimensions, galets, armoire de commande, convoyeur, pupitre de commande, câblage système. Une cellule met à disposition deux sections de convoyage, elle représente ainsi la base d'un sous-système complet. La cellule de production, avec un module de dérivation, ouvre la porte à de nouvelles configurations : elle peut aussi faire office de système indépendant et être équipée de tous les modules fonctionnels possibles. Les cellules robotisées sont équipées de tout ce qui est nécessaire à la formation en robotique industrielle. Entièrement capotées et équipées de portes de sécurité, leurs conditions de fonctionnement sont parfaitement sécurisées. Les sujets sensibles comme le module assisté d'une caméra, l'utilisation de systèmes de pinces interchangeables, la palettisation, le suivi par caméra etc. peuvent être pris en charge par une cellule robotisée. Les possibilités de combinaison de ces cellules et les configurations possibles sont en effet pratiquement illimitées.

Une intégration homogène grâce à la technologie dernier cri

La CP Factory conjugue un ensemble systèmes automatisés de pointe avec un système SAP de pilotage de la production et de gestion des ordres fonctionnant sur le cloud. La gestion des ordres est assurée par un ERP SAP, alors que le contrôle de la production et l'intégration ERP sont pris en charge par SAP Manufacturing Execution et SAP Manufacturing Integration and Intelligence (SAP MII). SAP Plant Connectivity assure pour sa part le pilotage du système, OPC UA fait office de protocole de communication.

L'intégration verticale complète de ces systèmes élimine le besoin de contrôleurs de lignes, tout en garantissant une grande souplesse des changements d'ordres, des combinaisons de variantes et des modifications de processus. L'Open Integrated Factory démontre que SAP Manufacturing Execution permet d'obtenir un flux de données pleinement intégré de bout en bout, des ordre client dans le système SAP ERP jusqu'au transfert de paramètres dans le pilotage système. Cet échange bidirectionnel de données entre le pilotage système et SAP Manufacturing Execution se produit en l'espace de quelques millisecondes seulement.

La capacité de produire des lots de petite taille fortement personnalisés à un prix aussi bas que les lots de grande taille, autrefois le rêve de l'industrie de production, est en passe de devenir réalité. Avec l'Open Integrated Factory, Festo et SAP ouvrent de nouveaux horizons à l'Industry 4.0.

Vidéo SAP

https://www.youtube.com/watch?v=Zq88px3hcNY&t=11s