Améliorer les performances machines grâce à la surveillance en temps réel

Avoir un plan pour maintenir et améliorer les performances et la fiabilité de chaque machine sur un atelier est vital pour les opérations de fabrication. Des machines fiables rendent possibles les lancements de production à court préavis. Et plus les fabricants sont flexibles, plus ils attireront de nouveaux clients.

La base des stratégies les plus efficaces pour obtenir des niveaux plus élevés de productivité d'atelier commence par la surveillance en temps réel. Avoir un flux de données en temps réel contextuellement riche de chaque machine sur l'atelier est inestimable pour améliorer chaque lancement de production et permettre à la conception à la fabrication d'atteindre son plein potentiel. Cet article examine :

• le rôle de la surveillance en temps réel dans la définition de la performance de base d'une machine,
• comment la surveillance en temps réel aide les stratégies de conception à la fabrication (DTM) à réussir,
• les avantages d'utiliser la surveillance en temps réel pour affiner votre plan de forme machine,
• comment démarrer dans la préparation d'un plan de forme machine, et
• les stratégies pour aligner les machines avec un processus de conception à la fabrication agile.

Définir la performance de base

Les plans de forme solides qui apportent un changement durable commencent par une véritable base de performance, et la même chose vaut pour quiconque commence à faire de l'exercice comme pour les machines à travers un atelier. Afin de créer des plans de forme pour leurs machines qui génèrent des résultats, les fabricants s'appuient sur la surveillance en temps réel pour les données de base dont ils ont besoin. En faisant de la surveillance en temps réel une partie intégrante de chaque lancement de production, ils font des améliorations permanentes la nouvelle norme.

Deux enquêtes récentes menées par Decision Analyst en conjonction avec IQMS/Dassault Systèmes illustrent comment les fabricants s'appuient maintenant sur la surveillance en temps réel pour améliorer la productivité de l'atelier, y compris l'établissement de bases de performance des machines qui sont la base de la création de plans de forme individualisés pour les machines.

Notamment, l'enquête de Decision Analyst auprès de 150 fabricants nord-américains en 2019 a révélé que 82 % des répondants fabricants accordent une priorité absolue à la mise à niveau des machines existantes ou à l'achat de nouvelles machines pour obtenir des informations grâce à la surveillance en temps réel. Ces entreprises remplacent les machines de production entièrement amorties par des machines intelligentes et connectées de pointe qui peuvent s'auto-diagnostiquer et signaler les problèmes — fournissant les données en temps réel dans le contexte de leurs conditions d'exploitation qui sont inestimables pour affiner les plans de forme. De plus, pour optimiser leur surveillance en temps réel, 38 % des fabricants interrogés investissent dans des logiciels de système d'exécution de fabrication (MES), comme le montre la Figure 1, immédiatement ci-dessous.

Pendant ce temps, dans l'enquête de Decision Analyst de fin 2018, 81 % de tous les fabricants ont déclaré que la surveillance en temps réel améliorait leur activité. Et dans les industries à processus intensifs, en particulier la fabrication de plastiques, 87 % des fabricants ont déclaré que la surveillance en temps réel était essentielle à leurs opérations. Dans l'ensemble, 63 % des fabricants prévoyaient qu'ils seraient en mesure de mieux suivre la forme individualisée de chaque machine grâce à la surveillance en temps réel, en examinant les taux d'utilisation par type de lancement de production, les rebuts et les rapports de temps d'arrêt, comme illustré dans la Figure 2, immédiatement ci-dessous.

Aider la conception à la fabrication à réussir

La surveillance en temps réel est essentielle pour synchroniser la base diversifiée des systèmes et processus de fabrication nécessaires pour créer un seul environnement de conception à la fabrication où concepteurs, ingénieurs, gestion de la qualité et équipes de production peuvent collaborer ensemble. La conception à la fabrication repose sur l'intégration des équipes d'ingénierie, de qualité et de fabrication sur le même modèle de données produit. La surveillance en temps réel depuis les machines de production contribue à ce modèle de données en fournissant un retour vital à chaque équipe concernant la fabricabilité, la qualité et l'échelle de chaque nouveau produit produit. C'est une boucle de rétroaction essentielle pour tous dans le processus de conception à la fabrication, contribuant directement à prolonger la durée de vie utile des machines sur l'atelier.

Les concepteurs, ingénieurs, gestion de la qualité et équipes de production obtiennent des informations précieuses sur la façon dont la modification d'un modèle de produit impacte l'efficacité et la fiabilité des machines de produit, y compris le temps moyen entre pannes (MTBF). Les équipes de conception à la fabrication adoptent une approche plus agile et itérative de la création de nouveaux produits alimentée par les insights qu'elles gagnent des données de surveillance en temps réel. Le plus important est la contribution de la surveillance en temps réel à permettre aux divers membres de ces équipes synchronisés sur un modèle de produit commun. Adopter une approche plus collaborative de la création de nouveaux produits basée sur la conception à la fabrication améliore à la fois la qualité du produit et la rentabilité en réduisant les erreurs en production tout en augmentant les taux de rendement.

Affiner un plan de forme machine

Il y a trois raisons principales pour lesquelles un plan de forme basé sur la surveillance en temps réel est un excellent point de départ pour mettre en place une stratégie de conception à la fabrication qui pose les bases d'une croissance solide des revenus.

Créer des prototypes plus rapidement basés sur les conceptions de modèles initiaux tout en évaluant leur qualité et leur échelle de production basées sur le retour de la surveillance en temps réel. Par exemple, un fabricant de plastiques spécialisé dans les produits marins s'appuie sur la conception à la fabrication pour définir le modèle de produit initial puis produire des prototypes en quelques heures en utilisant une imprimante 3D haute vitesse combinée à un dispositif d'imagerie stéréolithographique. Une fois les prototypes de modèle de produit approuvés par les clients, le même modèle est produit en utilisant un logiciel de fabrication assistée par ordinateur (FAO) pour créer le moule de produit initial. À partir de là, le processus de production commence. La création et le test numériques de la qualité et de la durabilité des produits en premier permet d'économiser des milliers d'heures et de dollars par an au client et au fabricant de produits marins. Cela démontre comment une approche de conception à la fabrication détecte les problèmes plus tôt et met les nouveaux produits sur le marché plus tôt.

Aider à créer la demande pour de nouveaux produits avant leur expédition en adoptant une approche de conception à la fabrication de la production dans laquelle les données en temps réel de chaque machine aident les planificateurs de production à définir le flux de travail optimal pour chaque nouveau produit. Par exemple, un fournisseur leader de produits OEM à base de fibre de carbone pour l'automobile, les biens de consommation emballés et les industries de transformation des plastiques crée d'abord un modèle des prototypes des clients, fournissant des images rendues des nouveaux produits bien avant les dates d'expédition. Les clients utilisent les images rendues pour planifier leurs campagnes de marketing et de vente, assembler les matériaux d'activation des ventes et définir l'emballage. Ici, la conception à la fabrication permet de fournir plus de valeur aux clients OEM et de les aider à réussir la vente de leurs nouveaux produits.

Offrir plus d'options aux clients avec leurs modèles de produits de base grâce à des stratégies améliorées de configuration-prix-devis (CPQ) et de configuration de produit. Ici, la surveillance en temps réel fournit un retour aux équipes de conception à la fabrication concernant quels produits configurables sont les plus efficaces, productibles et rentables à construire. Un exemple est l'approche très réussie de BMW pour vendre des Mini Coopers personnalisés en utilisant des configurateurs de produits en ligne et dans les concessions, soutenu par une approche basée sur le modèle pour la fabrication. CPQ et configuration de produit excellent lorsque tous les systèmes soutenant ces stratégies sont synchronisés et fonctionnent à un rythme commun. La conception à la fabrication fait que cela se produit. Et c'est une excellente nouvelle pour les fabricants qui peuvent augmenter les taux d'utilisation des centres de production en produisant plus de produits personnalisés — et à marge plus élevée — pour les clients qu'auparavant.

Préparer un plan de forme machine

Pour mettre en place une stratégie de croissance réussie, les fabricants doivent la relier à un plan de forme pour chaque machine-outil. Non seulement cela prolongera leur durée de vie utile, mais les données supplémentaires sur la santé de la machine amélioreront également la planification de la production. Affecter les techniciens les plus qualifiés à la meilleure combinaison possible de machines pour un lancement de production spécifique est grandement simplifié lorsque chaque machine a un niveau de forme de production constamment élevé.

Tout comme quelqu'un qui rejoint une salle de sport pour se mettre en meilleure forme, des millions de fabricants aujourd'hui ont les débuts de plans de forme solides pour leurs machines. Le défi est de les mettre en action et d'obtenir des résultats. Les quatre étapes suivantes sont un excellent moyen de commencer :

Capturer les données de base pour chaque machine sur plusieurs quarts pour vérifier toute variation notable et facilement définie dans la sortie. La création d'un ensemble de données de la performance de chaque machine à travers l'atelier est le point de départ pour chaque plan de forme de machine individualisé.

Choisir un ensemble initial de métriques que chaque machine est capable de signaler aujourd'hui pour compléter la comparaison de base. Chaque machine peut être analysée sur quatre métriques : temps de cycle, temps de préparation, taux de rebut/reprise, et rendements. Les différences entre les machines apparaîtront immédiatement. Savoir comment chaque machine performe par rapport à ces quatre critères fournit un insight inestimable sur la façon dont sa durée de vie utile peut être prolongée.

Identifier les machines les plus et les moins en forme en analysant les données de base et en indexant l'activité antérieure des machines aux retours clients et problèmes de qualité. Les machines responsables du pourcentage le plus élevé de retours clients et de problèmes de qualité sont souvent les mêmes machines qui montrent des taux anormalement élevés d'usure. Vérifier que leurs estimations de temps moyen de réparation (MTTR) et MTBF sont précises est un prérequis pour prolonger la vie de la machine et augmenter la qualité du produit et les taux de rendement.

Combiner la surveillance en temps réel avec les mises à niveau des machines pour découvrir comment le séquençage de production impacte la fiabilité et la performance des machines au fil du temps. Savoir pourquoi certaines machines commencent à échouer peut avoir plus à voir avec leur position relative dans un flux de travail de production qu'il n'y paraît au premier abord. C'est pourquoi la surveillance en temps réel combinée aux dernières mises à niveau vers des machines intelligentes et connectées a du sens. Ensemble, ces étapes éliminent deux sources potentiellement importantes de variation pour comprendre comment prolonger la durée de vie utile d'une machine.

Aligner les machines avec la DTM

Lorsque les équipes capitalisent sur la performance plus élevée et l'échelle des machines gérées selon un plan de forme plus rigoureux et approfondi, elles sont positionnées pour entreprendre des projets de conception à la fabrication plus ambitieux. Connaître l'échelle, la vitesse et la fiabilité de chaque machine impliquée dans la production d'un nouveau produit apporte encore plus d'agilité aux processus de conception, développement, ingénierie, qualité et production concurrents qui créent ensemble un cadre de conception à la fabrication.

Là où les fabricants voient le plus grand avantage en s'engageant dans un plan de forme rigoureux et continu pour les machines, c'est dans l'accélération des délais de développement de nouveaux produits tout en réduisant les coûts. Savoir comment chaque machine réagira aux nouvelles exigences de production est inestimable pour réduire les erreurs dans tout, des concepts de conception initiaux aux instructions de travail.

Un autre avantage clé de la combinaison des plans de forme avec la conception à la fabrication est que les équipes collaboratives savent de combien les taux de rendement des machines se sont améliorés et ce que cela signifie pour les futurs lancements de production.

Enfin, les plans de forme pour les machines créent la base la plus solide qui soit pour les fabricants pour donner à leurs équipes FAO, CAO, simulation/analyse par éléments finis (AEF), électrique, inspection et fabrication l'assurance dont elles ont besoin pour poursuivre des cycles de développement, test et lancement de produits plus rapides que jamais. Lorsque chaque système dans le processus de fabrication fonctionne à un rythme ou une vitesse d'horloge différents, atteindre la concurrence est un must-have, et la conception à la fabrication combinée avec des plans de forme machine continus sont essentiels. (Note de l'éditeur : Cet article est une version étendue d'une colonne Viewpoints qui paraît dans le numéro de septembre 2019 de Manufacturing Engineering)

À propos des auteurs

Louis Columbus est principal chez la société de planification des ressources d'entreprise manufacturière IQMS (maintenant DELMIAWORKS, partie de la famille Dassault Systèmes). Michael Buchli est un Senior SolidWorks gestionnaire de produit et de portefeuille chez Dassault Systèmes.