Toute la technologie d’un atelier automatisé du futur

Toute la technologie d’un atelier automatisé du futur

En pénétrant dans l’atelier de fabrication des pièces d’essais de ce sidérurgiste, les visiteurs sont sous tension, ils ont besoin d’identifier tous les paramètres de fiabilité de leur fournisseur. Surprise ! Une fois la porte franchie, un mur transparent laisse observer un atelier complet en ordre de marche.

Ici tout est blanc. Au premier plan un seul robot sur rails semble à l’aise pour aller d’une machine à une autre, prenant ou déposant au passage une palette située dans un magasin à étagères. En quelques mots l’accompagnateur détaille le fonctionnement de cette cellule qui effectue de façon autonome l’ensemble des opérations d’usinage, contrôle et marquage des pièces sans intervention manuelle, évitant tout risque d’erreur humaine. « Ici, l’innovation est partout : avant, pendant et après la fabrication ».2-robot-centre-d-usinage-piece

Des contraintes de production élevées pour cet atelier 4.0

A la demande de Dillinger France à Dunkerque, EROWA France a élaboré de A à Z un atelier intelligent permettant l’usinage d’une production annuelle de 260 000 pièces différentes, et disposant d’une capacité à absorber les pics d’activité à hauteur de 1 700 unités en un jour.

L’intelligence de cet atelier n’est pas seulement numérique, bien au contraire. Chaque paramètre de ce projet a été étudié dans le détail pour des raisons économiques, associant une optimisation de la productivité et la sécurisation maximale des pièces produites. Cette réalisation a réuni, sans idées préconçues, le meilleur des solutions portées par l’ensemble des fournisseurs intervenant pour réaliser cette usine combinant savoir-faire et haute technicité dans un environnement numérique.

L’Acier des Grands Projets

Dillinger France produit des plaques aciers de haute technicité pouvant atteindre des épaisseurs supérieures à 100 mm Filiale du Groupe DILLINGER HÜTTE (Allemagne), l’entreprise exporte 70% de sa fabrication sur un marché mondial où la concurrence de certains pays est forte : Chine, Inde, Russie…

Partenaire de projets mondiaux et prestigieux tels que la construction du Viaduc de Millau, du porte-avions Charles de Gaulle, du Queen Mary 2… Dillinger France produit jusqu’à 800 000 Tonnes/an de plaques en acier La qualité totale est une priorité absolue dans le fonctionnement de l’entreprise et un préalable à toute livraison. Cette cellule automatisée EROWA est une composante du service Qualité–Essais. Son activité de production suit les règles les plus strictes pour garantir la fiabilité des résultats d’essais et d’analyses qui sont « la clé de voute » de l’entreprise.3-usinage-5-axes

L’usinage au centre d’un environnement connecté

En concertation avec l’Ingénieur responsable du projet au service Travaux neufs, le responsable du service Qualité – Essais et l’équipe projet EROWA France, trois idées majeures ont guidé les choix techniques de cet atelier entièrement dédié à la fabrication de deux grandes familles de pièces « éprouvettes d’essais matériaux » dont les dimensions sont ajustables, et toutes personnalisées :

–       La qualité et fiabilité d’une production qui minore les risques de fabrication.

–       Le coût d’une production optimisée à son maximum, autonome et autorisant une réactivité de quelques heures si nécessaire.

–       Une architecture connectée pour plus de flexibilité, de qualité, d’assistance, de sécurité, de traçabilité et d’intégration au sein de l’entreprise et à distance.

L’usinage des pièces est le facteur déterminant pour définir le nombre de machines de cet atelier et le volume d’investissement. Le premier challenge s’est attaché à résoudre les problématiques d’optimisation des temps d’usinage :

–       usinage en une opération et sans démontage des 4 faces (qualité géométrique de la pièce améliorée, pas de dispersion entre 2 pièces et temps de cycle réduit),

–       qualité des outils augmentée (qualité et vitesse de coupe, longévité outil),

–       lubrifiant optimisé pour un process usinage sécurisé et durable,

–       optimisation des parcours outils de façon à rendre plus productifs les temps de coupe.

Les temps globaux par pièce ainsi obtenus ont été divisés par 3.

un seul robot dessert 4 centres d’usinage 5 axes, un centre de mesure 3 D palettisé et un centre de gravure

un seul robot dessert 4 centres d’usinage 5 axes, un centre de mesure 3 D palettisé et un centre de gravure

Configuration de la cellule multi-machines

Pour une optimisation des temps productifs des machines deux types de palette montage ont été spécialement conçus afin de recevoir 8 pièces disposant chacune d’une puce EWIS pour une identification personnalisée et une totale traçabilité. Cette palette montage offre l’avantage d’optimiser l’utilisation de l’outil sur la série de pièces, d’augmenter l’autonomie des machines et de diviser par 8 les temps de chargement.

Le chef de projet EROWA a pu dimensionner les ressources machines de cet atelier entièrement automatisé : 4 centres d’usinage 5 axes, un centre de mesure 3 D palettisé et un centre de gravure pour le marquage personnalisé de chaque pièce. Chacun de ces équipements peut absorber la partie de travail qui lui revient  à l’intérieur d’un espace temps disponible de 22 heures par jour lors d’un pic d’activité de 1 700 unités et de 329 jours productifs concernant l’objectif annuel de production de 260 000 pièces différentes.

Dans un atelier de faible largeur autorisant seulement l’implantation en ligne des machines et magasins de stockage, l’implantation d’un robot sur rails EROWA ERD 5 axes va satisfaire tous les scénarios de production pour desservir les machines, centres de mesure et de marquage. En tête de ligne un poste de préparation et de chargement des pièces a volontairement été doublé permettant ainsi à 2 opérateurs de travailler simultanément notamment pour le passage de lots de pièces urgentes. A l’opposé un poste d’évacuation convient pour faire transiter par le plus court chemin les éprouvettes contrôlées et identifiées vers les laboratoires de tests situés dans les halls contigus. Sur la ligne de production, le stockage des palettes pièces est réalisé avec des 6 magasins à étagères totalisant 36 emplacements de palettes.

Tout est sous contrôle avec EMC EROWA4-chargement-palette-piece

Par son intégration au système informatique général de l’entreprise, le superviseur EMC (Erowa Machine Control) va servir d’interface réseau pour :

–       réceptionner à partir d’un ERP d’architecture VAX  les ordres de fabrication et les caractéristiques dimensionnelles de chaque pièce avec son identifiant propre. Il lui faudra générer en automatique les programmes d’usinages, de contrôle et de gravage correspondants. Toutes les erreurs de retranscription ou de programmation sont ainsi écartées.

–       restituer et actualiser en temps réel toute l’information de gestion de production, P.V. de contrôle, spécification et traçabilité de chaque pièce, tableaux  et journaux de bord…

Au pied de la machine ou en tout autre endroit accessible par le net, le superviseur EMC EROWA offre une véritable visibilité de la production dans un langage clair et simple pour l’opérateur lui permettant d’organiser et de gérer en temps réel la cellule automatisée.

EMC est le point de convergence de tout le réseau de communication de l’atelier.  C’est par un dialogue en continu avec tous les équipements (robot, machines, stations de chargement et déchargement) que EMC va piloter, en fonction des priorités qui lui sont données, la gestion des ressources dédiées à la production : quelle pièce, quel programme, quelle machine… son objectif demeure l’optimisation des moyens et délais de fabrication.

Le pragmatisme et l’intelligence en fabrication sont des vertus bien exploitées par le superviseur EMC EROWA. Pour la sécurisation des process usinage, contrôle et marquage, il vérifie et coordonne en temps réel tous les paramètres : identification pièces et outils, contrôle du serrage et positionnement de la palette, surveillance des anomalies en cours d’usinage, présence ou non de personnels dans les zones de travail…

En cas de problème mineur, le superviseur peut décider d’interrompre l’opération encours et autoriser l’exécution d’une autre pièce. Si nécessaire, des messages d’état son transmis aux utilisateurs sur leur portable ou par e-mail. A partir des états de diagnostic ainsi que les vues offertes par les caméras dédiées à chaque équipement, Il est aisé pour l’opérateur d’évaluer à distance la nature des aléas et de décider d’intervenir ou d’attendre la prochaine prise de poste.

Une vingtaine de caméras permettent de visualiser et d'enregistrer le fonctionnement de tous les équipements de l'atelier 4.0

Une vingtaine de caméras permettent de visualiser et d’enregistrer le fonctionnement de tous les équipements de l’atelier 4.0

Performance et sécurité, la production rêvée

Pour les audits d’évaluation effectués par les clients de Dillinger France, la politique de qualité totale exercée dans l’atelier flexible de production de pièces d’essais offre de sérieuses garanties organisationnelles au niveau de la sécurisation des process et fiabilité des contrôles. La réactivité et productivité de cet atelier totalement flexible sont visuellement tangibles pour les visiteurs.

En ce concentrant sur l’optimisation des procédés d’usinage et l’automatisation des flux pièces, cet atelier 4.0 affiche un excellent ratio de rentabilité économique. L’innovation en production semble donner raison aux visionnaires.

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