Exploiter les simulations kinématiques 3D pour l'ingénierie manufacturière avancée

Ingénierie manufacturière utilisant les simulations kinématiques 3D (monde réel)

9 septembre

La mission de Futura Automation est et a toujours été : « Conseiller et soutenir les fabricants nord-américains sur les bénéfices de l'Industrie 4.0 en implémentant des solutions IIoT et robotiques ». L'équipe de conseil Futura Automation a des parcours et expériences divers. Comme équipe, nous avons des ingénieurs diplômés, dans certains cas avec diplômes avancés, en chimie, électricité, fabrication, mécanique et contrôle ainsi que physique, maths et informatique. Beaucoup dans l'équipe ont de l'expérience en programmation et application robotique ainsi qu'IT, ERP, MES, variateurs moteurs électroniques, mouvement et contrôles programmables. Nous sommes bien équipés pour assister nos clients dans leurs exigences de conception de fabrication avancée.

Objectifs clients :

Les clients de Futura Automation cherchent des améliorations de qualité et productivité dans leurs opérations de fabrication pour atteindre les objectifs d'entreprise. Avec les pénuries de main-d'œuvre actuelles et à venir, l'automatisation et la robotique sont de plus en plus vues comme la réponse pour réduire les coûts et améliorer la productivité. Mais les robots ne peuvent pas remplacer tout le travail humain directement. Le plus souvent, les tâches doivent être simplifiées pour un robot, qui manque de l'intelligence, jugement, innovation et dextérité d'un opérateur humain. Futura Automation travaillera avec les KPI (Indicateurs Clés de Performance) du client pour piloter vers des solutions qui satisfont ces KPI.

Solutions :

Il est préférable pour nos clients que Futura Automation puisse assister à la conception de processus de fabrication tôt dans le processus de développement et aider les clients à réimaginer le processus pour qu'il soit plus efficace et efficient. La clé pour améliorer les pratiques de fabrication est la simulation réelle pour que diverses solutions puissent être testées pour leur efficacité dans un monde virtuel. Futura Automation, avec son partenaire logiciel de simulation OCTOPUZ, peut fournir de telles simulations kinématiques (monde réel) pour tous types d'équipements de fabrication jusqu'au niveau de programmation machine et robot. Nous pourrons identifier des solutions qui maintiennent la relation entre chaque processus de fabrication dans le système. La solution doit simuler avec précision les capacités et goulots d'étranglement dans le système et le faire d'une manière « kinématiquement » précise en tenant compte des masses de l'équipement et du produit et des contraintes réelles de la physique. La solution doit aussi pouvoir montrer comment les changements apportés à chaque sous-système de fabrication impactent l'opération de fabrication globale.

Implémentation

L'optimisation de la fabrication requiert une analyse complète de tout le processus de fabrication actuel et une réimagination de comment le processus peut être amélioré en changeant les processus de fabrication, le flux de travail, l'agencement de l'usine, les machines et l'implémentation de l'IIoT, l'automatisation et la robotique. Voici quelques aspects clés requis dans une solution robuste :

Que doit fournir une solution d'optimisation manufacturière ?

• Logistique : Comment les composants arrivent des producteurs dans l'usine de fabrication et les produits finis en sortent ?
• Entreposage : Comment les composants sont stockés dans l'installation pour minimiser la manipulation et le temps de transport ?
• Manutention : Comment les matériaux sont convoyés vers la zone de production depuis l'entreposage, par convoyeur au sol ou aérien, chariot élévateur ou véhicule autonome ?
• Assemblage composants : Comment les composants sont assemblés et inspectés, avec un minimum de main-d'œuvre, pour répondre aux exigences de conception de fabrication pour productivité et qualité ?
• Finition composants : Comment les produits assemblés sont peints, polis ou finis, si pas fait avant assemblage ?
• Emballage fin de ligne : Comment les produits finis sont emballés pour expédition en caisses, cartons, sur palettes et avec cerclage ou filmage ?
• RH : niveaux de personnel humain, qualifications, formation et technologies d'équipement requis pour exécuter la solution ?
• Inventaire : Analyse d'inventaire optimisée depuis données historiques et temps réel pour réduire l'inventaire sans perdre le support pour changement de produit ou personnalisation
• Gestion des commandes : optimiser l'ordonnancement et la séquence pour la solution de fabrication pour minimiser le temps de configuration et changement de série
• Comment les simulations sont visualisées et communiquées à toutes les parties prenantes ?
• Comment les changements au flux de processus peuvent être évalués puis implémentés ?
• Quels sont les systèmes IT qui lient les processus de fabrication et chaque sous-processus au front office (ERP) ?

KPIs pour optimiser les processus de fabrication

Avec de multiples objectifs potentiels et concurrents dans l'opération de fabrication globale, il faut s'assurer que chaque KPI individuel ou objectif contribue à l'efficacité globale de la fabrication. Voici des opportunités d'amélioration manufacturière potentielles qu'une solution de simulation kinématique peut livrer :

• Analyse d'utilisation de l'inventaire
• TRG (OEE) ou Allocation des ressources
• Allocation main-d'œuvre ou Analyse de productivité
• Flux de matériaux et restrictions
• Disponibilité équipement et planification maintenance
• Analyse capacité usine et planification expansion
• Objectifs contrôle qualité ; ex. « 6 Sigma »
• Visibilité performance usine ; ex. Tableaux de bord
• Simulations ROI acquisitions équipements et mises à niveau fabrication
• Suivi performance RH formation main-d'œuvre
• Ordonnancement et équilibrage production

En travaillant vers 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 accompli avec des outils d'analyse statique comme les tableurs. Mais de tels outils « à état unique » ne prennent pas en compte la dynamique de processus de fabrication typiquement inter-reliés, personnes, matériaux, équipements et systèmes présents dans la plupart des opérations de fabrication.

La Solution — Simulation Kinématique

La simulation kinématique permet non seulement l'analyse de divers scénarios de production et types d'équipement à tester pour une performance optimale avant d'acquérir et configurer ledit équipement. Une large gamme de scénarios peut être développée et testée en jours ou semaines plutôt que l'ingénierie statique, l'évaluation d'équipement, l'achat, le déploiement et la formation qui peuvent prendre des mois ou années. Cela permet à l'utilisateur d'interagir avec l'environnement virtuel et de tester « à la volée » tout et n'importe quel changement aux agencements, processus, personnes, équipements, implémentations d'automatisation, horaires, options d'inventaire, motifs de séquencement et virtuellement tout changement que vous pouvez imaginer qui pourrait avoir un impact positif sur l'opération sans le risque et le coût de tester les changements en environnement réel. La simulation kinématique permet à l'utilisateur la flexibilité de visualiser les changements en temps réel, économisant temps et argent. La prévision proactive d'événements futurs permet à l'utilisateur la liberté d'expérimenter avec différents scénarios, favorisant une prise de décision proactive et économiquement avantageuse.

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

Construction du modèle de simulation :

Typiquement, une mise en page CAO, 2D ou 3D depuis n'importe quel nombre d'outils de développement CAO, sera importée dans le modèle pour la visualisation de la main-d'œuvre et du flux de travail. Ensuite, processus, connexions/convoyeurs, chemins de déplacement, et autres données définies seront entrées dans le modèle. Les modèles sont construits graphiquement, sans besoin d'écrire du code. C'est une distinction importante entre les environnements de simulation traditionnels et kinématiques. La définition d'horaires, séquences, processus, etc. est historiquement faite manuellement. Il est devenu de plus en plus important avec l'avance de la technologie et la plus grande concurrence mondiale du coût de main-d'œuvre, d'interagir en temps réel avec le système d'entrée de commandes ERP (demande) pour entrer le mélange de produits, le routage, et autres données pertinentes au modèle de production avec l'objectif d'affiner les processus. La simulation permet la prévision « Monte Carlo » en testant de multiples solutions de production, incluant ajout, suppression ou relocalisation d'équipement. Cette prévision proactive permet à l'utilisateur de voir des scénarios projetés basés sur données réelles collectées ainsi que prévisionnelles. L'utilisateur a la capacité d'interagir avec le modèle de simulation pendant qu'il tourne encore, économisant temps et fournissant un retour immédiat. L'utilisateur peut alors utiliser cette information pour mieux comprendre les résultats possibles, avantages et inconvénients des changements, et ultimement sélectionner le cours d'action le plus logique, efficient, réalisable et économiquement avantageux. L'analyse d'optimisation intégrée, la visualisation 2D et 3D font de notre solution de simulation kinématique l'idéale pour les besoins d'optimisation manufacturière de nos clients.

Bénéfices :

La simulation kinématique fournit instantanément, via rapports intégrés et analyse de scénarios, un retour sur les gains d'efficacité au point d'attaque, ainsi que comment le changement se propage à travers le système. Simcad permet aux utilisateurs de stratégier comment l'opération montera ou descendra basé sur changements de demande, réagir aux perturbations d'approvisionnement, planifiées et non planifiées, et comment les changements dans le mélange de produits impacteront l'opération dans son ensemble. De plus, la simulation kinématique bénéficie à l'utilisateur en permettant une multitude de changements au système dans un environnement virtuel où l'utilisateur n'a pas les coûts étendus associés à l'essai-erreur ou au processus long et fastidieux d'utilisation de tableurs, par exemple. Une simulation kinématique permet à l'utilisateur l'opportunité de vérifier et définir des horaires optimaux, obtenir des mises à jour en direct pour un contrôle accru sur la productivité, ainsi que jouer des scénarios « what-if » pour optimiser ressources, équipements, horaires et production. La simulation kinématique permet à l'utilisateur de maintenir les relations à travers la fabrication, afin de mieux comprendre comment différents changements affectent le système entier. L'utilisateur peut aussi analyser les différences possibles d'efficacité basées sur automatisation versus main-d'œuvre manuelle. Le meilleur chemin pour la production peut être établi, afin d'augmenter la productivité et réduire le temps sans valeur ajoutée. À travers l'environnement de simulation kinématique de Futura Automation et OCTOPUZ, tout cela et plus peut être fait avec les conseils de Futura Automation.

Conclusions

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

Avantages et bénéfices d'un environnement de simulation kinématique

• Futura Automation offre une équipe de professionnels d'ingénierie hautement expérimentés et qualifiés qui aideront à développer les détails d'une simulation de processus de fabrication
• Futura Automation fournit une gamme de ressources pour assister la prise de décision financière et opérationnelle
• Futura Automation peut implémenter des systèmes IoT et MES intégrés via Tulip Interfaces pour compléter un environnement de fabrication automatisé
• OCTOPUZ inclut une bibliothèque CAO avec plus de 2 millions de composants de modèles robot, machines et outils qui peuvent être rapidement importés avec la cinématique activée pour la simulation de processus
• OCTOPUZ fournit
  • Connectivité temps réel avec sources de données externes pour assurer calculs précis
  • Changements interactifs « à la volée » aux équipements de fabrication et flux système
  • Programmation robot dans le langage natif du fabricant (la plupart grandes marques) et téléchargeable vers robots réels
  • Mises à jour en direct sur internet pour réunions d'ingénierie virtuelle
  • Analyse lean dynamique pour prévisions de production

La simulation kinématique pour la modélisation manufacturière est l'avenir. Futura Automation est votre partenaire d'ingénierie formé et hautement capable pour vous montrer le chemin vers cet avenir, en aidant avec tous les aspects de l'environnement de fabrication incluant les aspects de coûts et retour financier du processus.