Solutions d'automatisation de la fabrication

Après avoir reçu une commande de 2 millions d'unités pour un fabricant thaïlandais de disjoncteurs résidentiels – soit près du double de sa production annuelle habituelle –, son processus d'assemblage manuel, utilisé depuis dix ans, s'est soudainement avéré insuffisant. La chaîne d'assemblage, composée de douze opérateurs effectuant chacun une tâche répétitive, ne pouvait satisfaire la demande accrue sans engendrer des coûts importants en heures supplémentaires et des défauts de fabrication. L'entreprise a donc opté pour une solution intégrée. solution d'automatisation de la fabrication Ce système comprenait une chaîne d'assemblage qui alimentait automatiquement le mécanisme de disjoncteur en composants, calibrait le déclencheur thermique, testait rigoureusement tous les disjoncteurs et marquait chaque unité au laser avec son calibre. Résultat : la production de l'entreprise a triplé et le nombre d'unités défectueuses a chuté de 80%. L'entreprise a livré les produits commandés par son client dans les délais impartis et a amorti son investissement dans l'automatisation de la production en 14 mois. Voilà ce que permet une automatisation bien appliquée : aligner la capacité de production sur les exigences du marché, et ce, avec une constance impossible à atteindre manuellement.

Qu'est-ce que l'automatisation de la production ?

Automatisation de la production L'utilisation de technologies (automates programmables, robots industriels, systèmes de convoyage, vision industrielle et logiciels) pour les processus de production avec une intervention humaine minimale est appelée automatisation. L'automatisation peut s'opérer à différentes échelles, d'une zone de test automatisée individuelle à une usine intégrée pilotée par les données où l'ensemble de l'unité de production communique avec un système central d'exécution de la production (MES). L'objectif de l'automatisation n'est pas de remplacer l'humain, mais de déléguer les tâches répétitives, précises et dangereuses aux machines, ce qui permet à l'humain de se concentrer sur la surveillance, l'optimisation et la maintenance du processus. Société internationale d'automatisation (ISA) Elle définit l'automatisation comme englobant tout, de la simple commande marche/arrêt à l'optimisation avancée des processus, et ses normes sous-tendent les systèmes de contrôle industriel qui font fonctionner les usines modernes.

Types de solutions d'automatisation et leurs applications

Toutes les usines n'ont pas besoin du même niveau de automatisation de la production. La solution optimale dépend du volume de production, de la variété des produits et des exigences spécifiques du secteur en matière de qualité et de traçabilité. La classification classique en quatre types offre un cadre de référence pour appréhender les différentes options.

Dans les applications concrètes, une usine combine fréquemment ces trois catégories d'automatisation. Par exemple, une entreprise fabriquant des disjoncteurs moulés utilise une automatisation fixe pour son poste de soudage par contacts à haut volume ; une automatisation programmable pour l'étalonnage et le test de différents calibres ; et une manutention robotisée flexible pour le transfert des pièces entre les cellules. Ces processus sont connectés à un système MES intégré, qui stocke tous les résultats de test avec un numéro de série correspondant.

Solutions d'automatisation pour tous les secteurs d'activité

Les technologies de base utilisées pour créer une solution d'automatisation de la production, telles que la robotique, la vision, les convoyeurs et les données, sont toutes des outils appropriés pour différents articles produits et environnements dans lesquels ces articles sont produits.

Équipements électriques et protection des circuits

Les disjoncteurs miniatures (MCB), les disjoncteurs boîtier moulé (MCCB), les contacteurs et les dispositifs différentiels résiduels (DDR) ont tous un point commun : ils doivent être calibrés et testés individuellement selon les normes de sécurité internationales. Le processus de calibration manuelle est long, dépendant des compétences de l’opérateur et sujet à des dérives au fil du temps. Les lignes de calibration et de test automatisées, telles que celles conçues et fabriquées par Benlong Automation, appliquent un courant de surcharge ou de court-circuit connu à chaque disjoncteur, mesurent son temps de déclenchement, ajustent le mécanisme de calibration et valident ou rejettent le dispositif sans intervention manuelle. Cette approche garantit que chaque disjoncteur qui sort d’usine est conforme à sa courbe temps/courant publiée, ce qui n’est pas rentable avec un processus de calibration manuelle traditionnel en raison des coûts de production élevés.

Benlong dispose d'une gamme de lignes d'assemblage et de test entièrement automatisées pour les disjoncteurs miniatures (MCB), les disjoncteurs à puissance maximale (MCCB) et les contacteurs CA. Ligne d'assemblage automatique MCB Elle intègre l'alimentation en pièces, l'assemblage, l'étalonnage, les tests, le marquage et le tri en un flux continu, livrant un disjoncteur testé et certifié toutes les quelques secondes. Pour les fabricants de dispositifs de protection contre les surtensions (DPS), un Ligne de production automatique SPD combine l'assemblage, les essais haute tension et la traçabilité dans une seule station.

Véhicules automobiles et électriques

L'industrie automobile a recours à l'automatisation sous de nombreuses formes depuis de nombreuses années. Ces applications utilisent des robots pour réaliser des tâches complexes, telles que le soudage, la peinture et l'assemblage des carrosseries. Ces dernières années, la transition vers les véhicules électriques a engendré de nouveaux défis pour les constructeurs automobiles, notamment en ce qui concerne l'adaptation de leurs processus de production. Parmi ces défis figurent l'assemblage des modules de batterie, le bobinage des stators pour moteurs électriques et la fabrication des faisceaux de câbles haute tension. Chaque processus exige une mesure précise et une traçabilité complète tout au long de la production. FANUC et KUKA fabriquent les robots qui constituent le socle de ces nouvelles opérations d'automatisation automobile.

Dispositifs médicaux et produits pharmaceutiques

La fabrication de dispositifs médicaux exige plusieurs éléments essentiels, notamment des procédés validés, la compatibilité avec les salles blanches et une traçabilité complète de toutes les étapes de la fabrication. Des lignes automatisées d'assemblage de seringues, de remplissage et de sertissage d'inhalateurs, ainsi que des équipements de conditionnement de kits de diagnostic ont été développés pour allier des opérations mécaniques précises à une capacité d'inspection visuelle complète. Ceci permet de documenter avec exactitude le traitement de chaque paramètre à chaque étape du parcours de soins d'un patient grâce à un numéro de série unique. L'automatisation constitue ainsi une preuve de validation.

Transformation des aliments et des boissons

Les lignes automatisées de remplissage, de bouchage, d'étiquetage et de palettisation fonctionnent à haute cadence avec une intervention humaine réduite, minimisant ainsi les risques de contamination. Les robots et les convoyeurs sont lavables, permettant un nettoyage NEP (nettoyage en place) des lignes ; des systèmes de vision contrôlent les niveaux de remplissage, le positionnement des étiquettes et l'intégrité des scellés aux cadences de production.

Ce que l'automatisation de la production apporte : les avantages mesurables

Dans le secteur manufacturier, une solution d'automatisation se justifie par les résultats d'analyses. L'analyse de la fabrication numérique réalisée par McKinsey & Company démontre que l'automatisation et l'intégration permettent d'améliorer le rendement de 25 à 50 tonnes par tonne (TP3T), de réduire les défauts de 50 à 80 tonnes par tonne (TP3T) et de diminuer les coûts de maintenance (de 20 à 40 tonnes par tonne (TP3T)). Ces chiffres sont également corroborés par l'expérience des fabricants, tous secteurs confondus.

• Débit constant. Les lignes automatisées sont conçues pour un temps de cycle donné et fonctionnent de la même manière, qu'il soit 4 heures du matin ou après le déjeuner.
• Qualité intégrée. Toutes les stations automatisées servent de stations d'inspection. Si une mesure de couple sort de la plage acceptable, la ligne s'arrête ; de même, si un composant est manquant, il est rejeté. En bref, la qualité n'est pas vérifiée a posteriori, elle est intégrée dès la conception.
• Traçabilité et données. Chaque opération effectuée par un système automatisé génère un enregistrement électronique. Dans le secteur de l'énergie, cela inclut toutes les courbes d'étalonnage des disjoncteurs, qui peuvent être récupérées et utilisées pour les demandes de garantie.
• Stabilité de l'emploi. L'automatisation permet aux fabricants de réduire leur dépendance à une main-d'œuvre qualifiée importante sur les chaînes de montage, notamment dans les régions où celle-ci est coûteuse ou rare. Les opérateurs conservés sont compétents pour surveiller et entretenir la chaîne de production.
• Sécurité. Les systèmes automatisés de transport de matériaux comprennent les convoyeurs, les robots mobiles autonomes (AMR) et les palettiseurs robotisés, qui éliminent le besoin de soulever et de transporter à répétition des matériaux contribuant à une incidence élevée de troubles musculo-squelettiques liés au travail (TMS).

Tendances futures qui façonnent l'automatisation de la production

De multiples avancées technologiques ont commencé à influencer la manière dont les solutions d'automatisation de la production sont créées et mises en œuvre.

• Intelligence artificielle et apprentissage automatique. Les algorithmes de maintenance prédictive utilisant des capteurs de vibrations et le courant du moteur peuvent détecter une défaillance du roulement plusieurs jours avant qu'elle n'affecte la production en analysant les données générées par le système de vision pour identifier les défauts indétectables par les algorithmes basés sur des règles.
• Jumeaux numériques. Une copie numérique de la ligne de fabrication ou de production permet au fabricant de tester de nouveaux produits, d'optimiser l'agencement et de former les opérateurs avant même l'assemblage de la première machine physique. Cette copie numérique est également connectée à la ligne physique pendant la production, fournissant ainsi un tableau de bord en temps réel des performances de production.
• Robots collaboratifs (cobots). Les cobots peuvent travailler aux côtés des opérateurs et effectuer des tâches répétitives de prélèvement et de placement d'articles. Les opérateurs de cobots réaliseront des tâches d'assemblage nécessitant des compétences supplémentaires. Les cobots sont particulièrement adaptés aux cellules semi-automatisées.
• Durabilité et suivi énergétique. Les lignes automatisées utilisent davantage de capteurs pour mesurer l'énergie consommée par unité produite, ce qui permet aux deux entreprises de réduire plus facilement leurs coûts et de rendre compte de leurs performances en matière de développement durable à leurs actionnaires.

Comment choisir le bon partenaire en automatisation

Choisir un fournisseur de solutions d'automatisation de production peut s'avérer une décision stratégique. Les facteurs suivants permettent de distinguer un partenaire adapté à un engagement à long terme d'un constructeur de machines qui ne réalise que des travaux contractuels :

• Expérience du domaine. Un intégrateur n'a peut-être pas conçu de lignes de production pour votre produit ou votre secteur d'activité ; mais si un intégrateur a déjà surmonté les difficultés liées à l'étalonnage d'un déclencheur thermomagnétique ou au soudage d'un contact en argent sans que vous ayez à dépenser votre argent pour y parvenir, il aura déjà entamé sa formation sur le sujet.
• Capacité d'intégration. Ce partenaire peut-il fournir une solution complète (mécanique, électrique, contrôle et logiciel) ou sous-traite-t-il les principales disciplines ? Lorsqu’il maîtrise toutes les disciplines d’ingénierie en interne, le partenaire ne cherche pas à se défausser de ses responsabilités en cas de problème.
• Assistance après-vente. Les machines fonctionnant en continu nécessitent des pièces de rechange et un service après-vente rapide. Avant de passer commande, assurez-vous de vous renseigner sur les capacités de réparation et de fourniture de pièces détachées de votre partenaire.
• Préparation aux données et à l'industrie 4.0. Une ligne automatisée doit pouvoir communiquer avec votre système MES via des protocoles standardisés et stocker toutes ses données de processus dans une base de données. Elle doit également pouvoir être diagnostiquée à distance via sa connexion Internet ou intranet. Si votre partenaire d'intégration ne propose pas ces fonctionnalités, vous vous retrouverez avec une ligne automatisée isolée entre les systèmes connectés et les systèmes existants/inférés.

Foire aux questions

Qu'est-ce que l'automatisation de la production ?

L’automatisation de la production consiste à utiliser des outils technologiques à la place des humains pour gérer un processus de production. Parmi les outils utilisés pour l’automatisation, on peut citer les automates programmables industriels (API), les robots industriels, les convoyeurs, les systèmes de vision et les logiciels, qui sont utilisés conjointement pour fabriquer, tester, contrôler et emballer les produits.

Quels sont les 4 types d'automatisation ?

Il existe quatre méthodes d'automatisation courantes : l'automatisation fixe (ou rigide), l'automatisation programmable, l'automatisation flexible (ou souple) et l'automatisation intégrée. L'automatisation fixe (ou rigide) est destinée à la production en grande série d'un seul produit. L'automatisation programmable est conçue pour la production par lots (c'est-à-dire la fabrication de lots uniquement à la réception des commandes), tandis que l'automatisation flexible (ou souple) et l'automatisation intégrée prennent en charge la production de produits variés dans l'ensemble d'une usine (c'est-à-dire dans différents sites produisant plusieurs gammes de produits).

Quels sont les 5 meilleurs outils d'automatisation ?

Les automates programmables (PLC), les robots industriels, les systèmes de vision industrielle, les véhicules à guidage automatique (AGV) et les robots mobiles autonomes (AMR), ainsi que les systèmes d'exécution de la production (MES), qui relient tous ces éléments aux données, sont les outils d'automatisation les plus couramment utilisés dans la fabrication.

Quel est un exemple d'automatisation dans le secteur manufacturier ?

Un système entièrement automatisé en est un exemple : l’alimentation en composants, l’assemblage du disjoncteur, l’étalonnage, les essais de déclenchement thermique et magnétique, l’impression des étiquettes de caractéristiques et le tri par conformité (“ réussi ” ou “ non conforme ”) sont effectués sans intervention humaine à aucun moment du processus. Ceci garantit l’homogénéité des produits fabriqués sur cette ligne d’assemblage/test, la traçabilité complète de chaque produit et leur conformité aux normes de sécurité internationales.

Références

• Société internationale d'automatisation (ISA) — Normes, formation et ressources pour l'automatisation industrielle et les systèmes de contrôle.
• McKinsey & Company — Fabrication numérique et Industrie 4.0 — Recherche sur l'impact de l'automatisation sur la productivité et la qualité dans le secteur manufacturier.
• FANUC Corporation — Robots industriels et automatisation d'usine — Premier fabricant mondial de robots, de systèmes CNC et de solutions d'automatisation.
• KUKA Robotics — Solutions de fabrication automatisées — Fabricant allemand de robots industriels et de cellules de production automatisées.
• Institut de manutention (MHI) — Rapport annuel de l'industrie — Données et tendances sur l'adoption de l'automatisation dans la manutention et la logistique.

solutions d'automatisation de la fabrication Il ne s'agit pas de remplacer les humains par des machines. Il s'agit d'attribuer aux machines les tâches qu'elles accomplissent le mieux — répéter, mesurer, enregistrer — afin que les humains puissent se concentrer sur ce qu'ils font de mieux : résoudre des problèmes, améliorer les processus et concevoir le prochain produit. Qu'il s'agisse d'une ligne d'étalonnage automatisée pour disjoncteurs miniatures, d'une cellule de soudage robotisée pour carrosseries automobiles ou d'un poste de prélèvement guidé par vision dans une salle blanche pharmaceutique, l'objectif est le même : une qualité constante, une production prévisible et les données qui le prouvent. Benlong Automation conçoit des solutions d'automatisation intégrées pour le secteur de la fabrication électrique, car un dispositif de protection qui ne doit jamais tomber en panne doit lui-même être fabriqué avec la précision qu'un processus automatisé et vérifié est seul à pouvoir garantir.