Les machines connectées et l'IoT permettent de surveiller la production en temps réel

Afin de pouvoir accompagner au mieux les entreprises dans leur transition vers une production Industrie 4.0, Sirris a décidé de créer un environnement de test d'une usine Industrie 4.0 : l'usine pilote '4.0 Made Real'. Diverses technologies innovantes y sont déployées ; la production sera contrôlée par voie numérique, de la commande à la livraison. Pour ce faire, nous emploierons les machines connectées et l’IoT.

Comme il est désormais d'usage dans l'industrie, les commandes sont généralement reçues via un système ERP. Des ordres de production sont ensuite générés et sont traduits dans les différentes étapes de production. Toutefois, une fois que la commande a atteint le lieu de production, tout se fait toujours sur papier (via le dossier de production qui contient les ordres de fabrication ou les instructions). Le statut de production n'est donc pas clair avant que la commande ne soit prête pour la livraison. Et pourtant, les clients sont de plus en plus nombreux à vouloir suivre leurs commandes en temps réel. De même, une vue d'ensemble (numérique) peut aussi s’avérer précieuse au sein de l'entreprise. Cette dernière peut ainsi planifier à court terme, fixer des priorités, se faire une idée de la planification de la production depuis le front office (ce qui rend les réunions de planification superflues), mieux gérer les circonstances imprévues et prendre des mesures proactives lorsque des retards sont susceptibles de survenir. La traçabilité a posteriori en cas de problèmes et la possibilité d'adapter les processus gagnent également en importance.

Suivi de l'ERP au lieu de production

Pour aboutir à un suivi numérique avec un minimum d'actions manuelles, il est tout d'abord nécessaire de numériser l'ensemble des équipements de production, de connecter les différentes machines et de collecter et utiliser les données de production. Dans la pratique, il s'avère que les choses ne sont pas aussi simples.

Pour notre usine pilote, nous avons opté pour un système ERP de Priority Software qui reçoit les commandes en ligne via un système frontal web de Twikit et les convertit en commandes de produits. Le système ERP assure la gestion du flux de commande typique et des processus de contrôle de la production. Les trajets, les cellules et les produits y sont définis. Des API prêtes à l'emploi et des outils de développement SDK web complets permettent également de connecter des données externes, des équipements IoT et des applications tierces. Ceci est d'autant plus important que notre 'plate-forme 4.0' doit être en mesure de se connecter et de communiquer avec les différentes machines, les capteurs et les logiciels.

Nous avons opté pour la production d'une montre. Celle-ci exige quelques sous-assemblages, et donc aussi des sous-composants, qui à leur tour exigent des prélèvements et des bons de travail. Il doit aussi être possible d'intégrer le tout dans l'ERP. Les défis à relever étaient les suivants : comment effectuer ces enregistrements et comment relier le système ERP à la production ? Afin de trouver une réponse à cette question, nous avons exploré différentes pistes que nous avons, comparées et combinées.

Suivi de produit via code unique

Une première solution consiste à prévoir une station d'entrée et de sortie pour les plateaux de préassemblage à chaque poste de travail. Lorsqu'une commande arrive, un plateau est mis en position active. Ceci est enregistré par un code RFID qui accompagne le plateau pendant la production. Le statut de la commande peut être suivi de près en lisant la balise.

Autre façon de suivre ce qui se passe dans la cellule de production : chaque objet dans le plateau de préassemblage reçoit une position spécifique et un code à barres qui est lié au plateau. Par exemple, avant de placer un boîtier dans une station de fraisage, le code est scanné. De la sorte, les données et les conditions d’usinage peuvent également être liées au produit à partir de la machine. Si un problème survient par la suite, par exemple, il est possible de vérifier si une défaillance est survenue pendant l'usinage.
Cette liaison n'est pas (encore) possible avec toutes les machines. Il doit toutefois être possible d’enregistrer ici un minimum de données pour une opération (démarrage-arrêt-défaillance).

Suivi des processus à différents niveaux

Le suivi numérique de la production peut s’effectuer à différents niveaux. Nous nous efforçons avant tout d'assurer le suivi de l'information à un niveau élevé (statut des machines, paramètres, etc.). Cependant, nous voulons aussi y parvenir à d'autres niveaux (en matière de contrôles et de leurs résultats, de paramètres de processus, etc.). Les commandes des machines ne permettent pas toujours d'obtenir les données souhaitées. En outre, en particulier avec des machines plus anciennes, la communication peut être problématique. Dans notre usine pilote, nous connectons notamment ces types de machines en ajoutant des capteurs. Nous testons ainsi les avantages et les inconvénients de la communication avec MQTT et OPC UA dans la pratique.

Stockage et visualisation des données

Nous tenons à stocker sous forme structurée le flux de données qui sont collectées pendant la production. Pour ce faire, nous étudions différentes possibilités de gestion et d'utilisation des données, par exemple via des bases de données SQL classiques et via des bases de données temporelles NoSQL. Une entreprise de production peut ainsi gérer elle-même les données de production, apporter les modifications désirées, utiliser des modules qui peuvent être liés avec sa propre base de données, le tout sans être totalement dépendante d'un système ou fournisseur unique.

Vous aimeriez connaître l’avancement de nos travaux ? Vous pourrez vous en rendre compte en assistant au lancement de notre usine pilote '4.0 Made Real' le 7 novembre à Hasselt et à Liège !



Cet article fait partie de notre campagne ‘4.0 made real by Sirris’ qui illustre la faisabilité des technologies 4.0 dans l’industrie.
Si vous souhaitez
en savoir plus, rendez-vous sur notre page web 4.0 Made Real ou notre page LinkedIn!