Tirer parti des simulations cinématiques 3D pour l’ingénierie de fabrication avancée

09
septembre

Ingénierie de fabrication à l'aide de simulations cinématiques 3D (monde réel)

• Par :Brian McMorris
• abbé
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La mission de Futura Automation est et a été :"Conseiller et soutenir les fabricants nord-américains sur les avantages de l'Industrie 4.0 en mettant en œuvre des solutions IIOT et robotiques".  L’équipe de consultants de Futura Automation possède des parcours et des expériences diversifiés.  En tant qu'équipe, nous disposons d'ingénieurs diplômés, dans certains cas titulaires de diplômes supérieurs, en génie chimique, électrique, de fabrication, mécanique et de contrôle ainsi qu'en physique, mathématiques et informatique.  De nombreux membres de l'équipe ont une expérience en programmation et en applications robotiques ainsi qu'en informatique, ERP, MES, entraînements de moteurs électroniques, commandes de mouvement et programmables.  Nous sommes bien équipés pour aider nos clients avec leurs exigences avancées en matière de conception de fabrication.

Objectifs des clients :

Les clients de Futura Automation recherchent des améliorations de la qualité et de la productivité de leurs opérations de fabrication pour atteindre les objectifs de l'entreprise.  Face aux pénuries de main-d'œuvre actuelles et futures, l'automatisation et la robotique sont de plus en plus considérées comme la solution pour réduire les coûts et améliorer la productivité.  Mais les robots ne peuvent pas remplacer directement tout le travail humain.  Le plus souvent, les tâches doivent être simplifiées pour un robot, qui n'a pas l'intelligence, le jugement, l'innovation et la dextérité d'un opérateur humain.  Futura Automation travaillera avec les KPI (Key Performance Indicators) du client pour trouver des solutions qui répondent à ces KPI.

Solutions :

Il est préférable pour nos clients que Futura Automation puisse les aider à concevoir des processus de fabrication dès le début du processus de développement et les aider à réimaginer le processus pour qu'il soit plus efficace et efficient.  La clé pour améliorer les pratiques de fabrication est la simulation dans le monde réel afin que l’efficacité de diverses solutions puisse être testée dans un monde virtuel.  Futura Automation, avec son logiciel de simulation partenaire OCTOPUZ, peut fournir de telles simulations cinématiques (du monde réel) pour tous les types d'équipements de fabrication jusqu'au niveau de la programmation des machines et des robots.  Nous serons en mesure d'identifier des solutions qui maintiennent la relation entre chaque processus de fabrication au sein du système.  La solution doit simuler avec précision les capacités et les goulots d’étranglement au sein du système et ce, de manière « cinématique » précise, en tenant compte des masses de l’équipement et du produit ainsi que des contraintes physiques réelles.  La solution doit également être capable de montrer l'impact des modifications apportées à chaque sous-système de fabrication sur l'opération de fabrication globale.

Mise en œuvre

L'optimisation de la fabrication nécessite une analyse complète de l'ensemble du processus de fabrication actuel et une réimagination de la façon dont le processus peut être amélioré en modifiant les processus de fabrication, le flux de travail, l'agencement de l'usine, les machines et la mise en œuvre de l'IIOT, de l'automatisation et de la robotique.  Voici quelques aspects clés qui seraient requis dans une solution robuste :

Que doit apporter une solution d'optimisation de la fabrication ?

• Logistique : Comment les composants parviennent-ils des producteurs à l'usine de fabrication et les produits finis en sortent-ils ?
• Entreposage : Comment les composants sont-ils stockés dans l'établissement pour minimiser le temps de manipulation et de transport ?
• Manutention des matériaux : comment les matériaux sont-ils acheminés vers la zone de production depuis l'entrepôt, par un convoyeur au sol ou aérien, un chariot élévateur ou un véhicule autonome ?
• Assemblage des composants :comment les composants sont-ils assemblés et inspectés, avec un minimum de main d'œuvre, pour répondre aux exigences de conception et de fabrication en matière de productivité et de qualité ?
• Finition des composants :comment les produits assemblés sont-ils peints, polis ou finis, si cela n'a pas été fait avant l'assemblage ?
• Emballage de fin de ligne : comment les produits finis sont-ils emballés pour être expédiés dans des caisses, des cartons, sur des palettes et avec cerclage ou emballage ?
• RH : niveaux de personnel, qualifications, formation et technologies d'équipement requis pour exécuter la solution ?
• Inventaire : analyse optimisée des stocks à partir de données historiques et en temps réel pour réduire les stocks sans perdre la prise en charge de la modification ou de la personnalisation des produits
• Gestion des commandes :optimisez la planification et le séquençage de la solution de fabrication afin de minimiser le temps de configuration et de changement
• Comment les simulations sont-elles visualisées et communiquées à toutes les parties prenantes ?
• Comment les modifications apportées au flux de travail du processus peuvent-elles être évaluées puis mises en œuvre ?
• Quels sont les systèmes informatiques qui relient les processus de fabrication et chaque sous-processus au système de front-office (ERP) ?

KPI pour l'optimisation des processus de fabrication

Avec de multiples objectifs potentiels et concurrents au sein de l’opération de fabrication globale, il faut s’assurer que chaque KPI ou objectif individuel contribue à l’efficacité globale de la fabrication. Voici les opportunités potentielles d'amélioration de la fabrication qu'une solution de simulation cinématique peut offrir :

• Analyse de l'utilisation des stocks
• OEE ou allocation de ressources
• Répartition de la main-d'œuvre ou analyse de la productivité
• Flux de matériaux et restrictions
• Planification de la disponibilité et de la maintenance des équipements
• Analyse de la capacité de l'usine et planification de son expansion
• Objectifs du contrôle qualité ; c'est-à-dire « 6 Sigma »
• Visibilité des performances de l'usine ; c'est-à-dire les tableaux de bord
• Simulations du retour sur investissement des mises à niveau de fabrication et de l'acquisition d'équipements
• Formation sur le suivi des performances du personnel RH
• Planification et équilibrage de la production

Lorsque l’on travaille à l’amélioration opérationnelle, il est important de mesurer les compromis entre une alternative et une autre, ou un ensemble d’autres alternatives. Cela peut être et a été réalisé avec des outils d'analyse statique tels que des feuilles de calcul. Mais ces outils « d’État unique » ne parviennent pas à prendre en compte la dynamique des processus de fabrication, des personnes, des matériaux, des équipements et des systèmes généralement interdépendants présents dans la plupart des opérations de fabrication.

La solution – Simulation cinématique

La simulation cinématique permet non seulement d'analyser différents scénarios de production et types d'équipements à tester pour des performances optimales avant l'acquisition et la mise en place desdits équipements. Un large éventail de scénarios peut être développé et testé en quelques jours ou semaines plutôt que l'ingénierie statique, l'évaluation et l'achat d'équipements, le déploiement et la formation qui peuvent prendre des mois ou des années. Cela permet à l'utilisateur d'interagir avec l'environnement virtuel et de tester, « à la volée », toutes les modifications apportées aux configurations, aux processus, aux personnes, aux équipements, aux implémentations d'automatisation, aux calendriers, aux options d'inventaire, aux modèles de séquençage et pratiquement tous les changements auxquels vous pouvez penser et qui peuvent avoir un impact positif sur l'opération sans le risque et le coût de tester les modifications dans un environnement réel. la simulation cinématique offre à l'utilisateur la flexibilité de visualiser les changements en temps réel, économisant ainsi du temps et de l'argent. La prévision proactive des événements futurs donne à l'utilisateur la liberté d'expérimenter différents scénarios, favorisant ainsi une prise de décision proactive et économiquement avantageuse.

OCTOPUZ est le logiciel intelligent de programmation de robot hors ligne et de #kinematic_simulation idéal pour toute application sensible au chemin.  Au-delà de la simulation cinématique, OCTOPUZ a adopté une approche révolutionnaire de la programmation robotique en combinant la programmation hors ligne des robots avec la simulation des processus de fabrication.  OCTOPUZ fournit une solution grand public, polyvalente, puissante et efficace pour tout défi de simulation de robot ou de fabrication.

Création de modèles de simulation :

Généralement, une mise en page CAO, 2D ou 3D provenant d'un certain nombre d'outils de développement CAO, sera importée dans le modèle pour la visualisation du travail et du flux de travail. Ensuite, les processus, connexions/convoyeurs, chemins de déplacement et autres données définies seront saisis dans le modèle. Les modèles sont construits graphiquement, sans qu’il soit nécessaire d’écrire du code. Il s’agit d’une distinction importante entre les environnements de simulation traditionnels et cinématiques. La définition des plannings, des séquences, des processus, etc. est historiquement effectuée manuellement.   Il est devenu de plus en plus important, avec l'avancée de la technologie et l'augmentation des coûts de main-d'œuvre de la concurrence mondiale, d'interagir en temps réel avec le système de saisie des commandes (demande) ERP pour saisir la gamme de produits, l'acheminement et d'autres données pertinentes dans le modèle de production dans le but d'affiner les processus.  La simulation permet des prévisions « Monte Carlo » en testant plusieurs solutions de production, notamment l'ajout, la soustraction ou le déplacement d'équipements.  Cette prévision proactive permet à l'utilisateur de voir des scénarios projetés basés sur les données d'entrée réelles collectées ainsi que sur les prévisions.  L'utilisateur a la possibilité d'interagir avec le modèle de simulation pendant qu'il est encore en cours d'exécution, ce qui lui permet de gagner du temps et de fournir un retour d'information immédiat. L'utilisateur peut ensuite utiliser ces informations pour mieux comprendre les résultats possibles, les avantages et les inconvénients des changements, et finalement sélectionner le plan d'action le plus logique, efficace, réalisable et économiquement avantageux. L'analyse d'optimisation intégrée, la visualisation 2D et 3D rendent notre solution de simulation cinématique idéale pour les besoins d'optimisation de fabrication de nos clients.

Avantages :

La simulation cinématique fournit instantanément, grâce à des rapports intégrés et à une analyse de scénarios, un retour d'information sur les gains d'efficacité au point d'attaque, ainsi que sur la façon dont le changement se propage dans l'ensemble du système. Simcad permet aux utilisateurs de déterminer de manière stratégique comment l'opération augmentera ou diminuera en fonction de l'évolution de la demande, réagira aux perturbations de l'approvisionnement, planifiées et non planifiées, et comment les changements dans la gamme de produits auront un impact sur l'opération dans son ensemble. De plus, la simulation cinématique profite à l'utilisateur en permettant une multitude de modifications du système dans un environnement virtuel où l'utilisateur n'a pas les coûts élevés associés aux essais et erreurs ou au long processus fastidieux d'utilisation de feuilles Excel, par exemple. Une simulation cinématique permet à l'utilisateur de vérifier et de définir des calendriers optimaux, d'obtenir des mises à jour en direct pour un contrôle accru de la productivité, ainsi que de jouer des scénarios de simulation pour optimiser les ressources, les équipements, les calendriers et la production. La simulation cinématique permet à l'utilisateur de maintenir des relations tout au long de la fabrication, afin de mieux comprendre comment les différents changements affectent l'ensemble du système. L'utilisateur peut également analyser les différences possibles d'efficacité basées sur l'automatisation par rapport au travail manuel. La meilleure voie de production peut être établie, afin d’augmenter la productivité et de réduire les temps sans valeur ajoutée. Grâce à Futura Automation et à l'environnement de simulation cinématique d'OCTOPUZ, tout cela et bien plus peut être réalisé avec les conseils de Futura Automation.

Conclusions

La simulation cinématique est un outil viable et précis utilisé pour comprendre les contraintes de fabrication actuelles, identifier les effets des changements de machines et de processus, aboutissant à la visualisation et à la communication de l'impact du passage de l'environnement de fabrication actuel à l'environnement de fabrication futur.

Avantages et bénéfices d'un environnement de simulation cinématique

• Futura Automation propose une équipe de professionnels de l'ingénierie hautement expérimentés et qualifiés qui vous aideront à développer les détails d'une simulation de processus de fabrication.
• Futura Automation fournit une gamme de ressources pour faciliter la prise de décision financière et opérationnelle
• Futura Automation peut mettre en œuvre des systèmes IOT et MES intégrés via les interfaces Tulip pour compléter un environnement de fabrication automatisé
• OCTOPUZ comprend une bibliothèque de CAO contenant plus de 2 millions de composants de modèles de robots, de machines et d'outils qui peuvent être rapidement importés avec une cinématique activée pour la simulation de processus
• OCTOPUZ fournit
  • Connectivité en temps réel avec des sources de données externes pour garantir des calculs précis
  • Modifications interactives « à la volée » apportées aux équipements de fabrication et au flux du système
  • Programmation du robot dans le langage natif du fabricant (la plupart des grandes marques), pouvant ensuite être téléchargée sur des robots réels
  • Mises à jour en direct sur Internet pour les réunions d'examen technique virtuelles
  • Analyse Lean dynamique pour les prévisions de production

La simulation cinématique pour la modélisation de la fabrication est l’avenir.  Futura Automation est votre partenaire d'ingénierie formé et hautement compétent pour vous montrer la voie vers cet avenir, en vous aidant dans tous les aspects de l'environnement de fabrication, y compris les aspects liés aux coûts et au retour financier du processus.