Une technologie révolutionnaire de collecte de données booste vitesse, précision, évolutivité et sécurité chez Roush Yates Engines

Dans le monde de la course automobile, le temps et la précision sont inextricablement liés, pilotés par les secondes. Pas surprenant que Roush Yates Engines (RYE) de Mooresville, N.C. et sa division de fabrication, Roush Yates Manufacturing Solutions (RYMS), soient ancrées dans ce credo, qui influence à son tour la façon dont elle évalue et décide les moyens optimaux de tirer parti de la technologie pour ses opérations de fabrication de classe mondiale. Ainsi, lorsque RYE a exploré des moyens d'améliorer la précision, l'intégrité et le débit de ses données de mesure, la décision de déployer DataSure 4.0, une solution d'acquisition de données développée par The L.S. Starrett Co., Athol, Mass., s'est résumée à – vous l'avez deviné – des secondes.

RYE est le constructeur de moteurs exclusif de Ford Performance pour les plus hauts niveaux de NASCAR, y compris la NASCAR Cup et Xfinity Series, ainsi que le IMSA Michelin Pilot Challenge. En outre, RYMS est une organisation de fabrication de pièces CNC avec expertise en usinage multi-axes de pièces métalliques et plastiques aux géométries complexes. La production interne de RYMS comprend des pièces usinées pour les programmes Ford FR9 V8 NASCAR, Ford Mustang 5.2L V8, et d'autres applications de sport automobile, ainsi que pour l'aérospatiale, la défense et d'autres industries.

Le système de gestion de la qualité de RYMS est certifié AS9100 Rev D & ISO 9001, ainsi que conforme aux réglementations International Traffic in Arms (ITAR) et Cybersecurity Maturity Model Certification (CMMC).

Pour aider à atteindre ses objectifs de performance et d'entreprise, RYE a choisi les outils de mesure et systèmes de métrologie Starrett pour s'assurer que les spécifications de conception critiques sont respectées au niveau attendu et requis par l'ingénierie. Le sport automobile, la défense, l'aérospatiale et la fabrication médicale exigent des normes strictes pour atteindre une qualité constante. Ajoutez des exigences complexes pour des pièces haute performance et fiables, et les processus de test et de mesure sont encore plus exigeants.

RYE dispose de deux laboratoires qualité avec les outils nécessaires pour mesurer et inspecter une grande variété de pièces fabriquées et fournies pour ses moteurs de course ainsi que pour des clients externes.

L'intégrité des données est une partie vitale de la précision dans la fabrication. Si les données de mesure prises sur les instruments sont enregistrées, transmises ou journalisées incorrectement, plusieurs problèmes peuvent survenir. Les pièces peuvent être rebutées, la performance du produit pourrait en souffrir, la main-d'œuvre de production et le temps machine peuvent être perdus et un temps excessif sera passé à journaliser les données manuellement, ce qui augmente aussi le potentiel d'erreur. En outre, aucune des données ne peut être officiellement documentée ou vérifiée pour le SPC et traçable pour les exigences clients sans un système automatisé fiable – un qui peut capturer les données de mesure pour répondre à la fabrication niveau Industry 4.0 et les rendre disponibles pour l'intégration avec d'autres données d'usine.

Comprenant cela et le besoin d'atteindre une intégrité de données optimale, RYE a révisé son processus d'inspection et d'acquisition de données avec Starrett, un développeur de systèmes de collecte de données pour applications de mesure de contrôle qualité. Starrett a analysé le processus conventionnel de collecte de données de RYE et a déterminé que RYE bénéficierait de la dernière technologie d'acquisition de données – son système DataSure 4.0 (DS4).

« Nous cherchons constamment des moyens d'améliorer et d'accélérer notre processus de collecte de données », a dit Alex Marothy, technicien/ programmeur contrôle qualité et responsable automatisation chez RYE. « Les tourneurs et inspecteurs notaient certaines mesures sur des feuilles de journal, qui devaient ensuite être saisies dans des tableurs sur un ordinateur, prenant du temps et pouvant mener à des erreurs, car les opérateurs peuvent mal lire les instruments ou noter des valeurs incorrectes. »

Cherchant à migrer davantage vers une automatisation numérique fiable et transparente et à exploiter ses données plus efficacement dans ses installations, RYE a donné son accord à Starrett pour initier DS4 à la mi-2020. RYE a choisi d'implémenter DS4 progressivement, en commençant par une application de montage à indicateurs numériques multiples conçue pour l'inspection de moteurs.

« DataSure 4.0 (DS4) est le premier système sans fil que nous ayons jamais utilisé pour collecter des données sur notre plancher de fabrication via l'inspection en processus, donc nous voulions commencer petit, vérifier les résultats et construire la confiance avec notre équipe », a dit Todd English, vice-président, partenariats stratégiques et marketing chez RYE.

RYE a deux installations de fabrication de 80 000 pi² (7 432 m²) à Mooresville, avec l'application DS4 fonctionnant dans une zone d'usinage CNC de 40 000 pi² (3 716 m²), transmettant des données sur environ 200' (61 m). Dans cette zone, il y a au moins 15 machines CNC, donc le bruit et les signaux sont omniprésents, mais malgré la distance et les interférences ambiantes potentielles, DS4 fonctionne sans problème via une passerelle distante et une antenne.

Marothy a décrit comment le plan de déploiement de DS4 sur le système de montage moteur s'est développé. « Auparavant, les ingénieurs utilisaient un système de montage à huit indicateurs à cadran. Le nouveau plan était d'utiliser huit indicateurs numériques électroniques Starrett W2900-01 avec DS4 afin d'attribuer et d'organiser les deux valeurs à cet indicateur spécifique pour simplifier la saisie et la révision des données. »

Les résultats de l'application de DS4 au montage moteur étaient impressionnants. « Par rapport à notre méthodologie précédente, nous avons substantiellement amélioré notre précision et notre temps de collecte de données, mais plus important encore, les données étaient transférées numériquement », a dit Marothy. « Le système DS4 a efficacement éliminé les lectures d'instruments manuscrites et la transcription des valeurs dans des tableurs. »

RYE a également évalué DS4 via les économies de main-d'œuvre en déterminant combien de secondes étaient économisées par mesure. « Nous avons trouvé que DS4 économisait huit à 10 secondes par mesure, et nous faisons plusieurs milliers de mesures par jour, économisant ainsi plus de sept heures de main-d'œuvre chaque jour », a dit Marothy. La responsable production de RYMS, Jennifer LaFever, a souligné d'autres avantages liés aux systèmes. « Nous pratiquons l'amélioration continue chez RYE via notre programme Kaizen, auquel DS4 contribue par sa capacité à nous aider à être plus rapides, plus précis et plus efficaces. »

Le DS4 fonctionne sur la dernière technologie de réseau sans fil, qui utilise des fréquences radio à ondes courtes pour interconnecter téléphones portables, ordinateurs et appareils électroniques sans fil, permettant une vitesse bien plus rapide, une bande passante plus grande et une portée plus longue pour un débit de données plus élevé. La portée de DS4 est de 10 à 20 fois celle de tout système de collecte de données sur le marché, selon Starrett, capable de transmettre des données littéralement sur des centaines de yards, même plus d'un mile, ce qui est idéal dans les grandes opérations de fabrication ou installations multiples.

DS4 présente des débits binaires plus élevés et une connexion à haute vitesse de moins de 50 ms de temps de trajet des données et a un réseau à latence ultra-faible qui permet de traiter de gros volumes de données sans délai, même à pleine capacité. Les utilisateurs de DS4 peuvent utiliser plusieurs passerelles distantes et répéteurs, qui servent de points centraux ou distribués pour la collecte de données, versus les systèmes conventionnels qui n'ont qu'une seule passerelle.

DS4 est construit sur une plateforme sans fil propriétaire sécurisée. Les données transportées sont cryptées en utilisant une approche multi-couches qui empêche l'accès externe aux données, qu'il soit passif ou actif. « Nous gardons les données sur nos pièces physiques dans notre réseau sous sécurité stricte pour répondre aux exigences CMMC et ITAR et nous sommes pleinement confiants que DS4 répond aux critères », a dit LaFever.

Avec DS4, une nouvelle topologie de réseau peut être configurée pour des situations simples ou complexes et des passerelles distantes distribuées peuvent également être utilisées. Les données sont transmises depuis des instruments qui ont soit des émetteurs radio intégrés, soit des nœuds finaux montés externement vers les passerelles, et sont opérationnels sur plateformes mobiles Android ou iOS et ordinateurs basés sur Windows, y compris portables, PC de bureau, clients légers et serveurs. Les composants répéteur et pont DS4 peuvent se connecter directement aux API et autres équipements d'automatisation série à haute vitesse pour la collecte de données en temps réel ou l'opération machine à distance.

DS4 est compatible avec tous les instruments numériques électroniques Starrett, ainsi que les instruments électroniques d'autres fabricants d'outils, et fonctionne avec les instruments à capacité sans fil, tels que les pieds à coulisse Starrett W798, micromètres W733.1 et indicateurs W2900. Il est également compatible via les instruments électroniques de Starrett et d'autres fabricants d'outils en montant externement les nœuds finaux DataSure de Starrett sur les instruments.

Reconnaissant l'impact positif que DS4 a eu dans son opération de fabrication, RYE a de plus grands projets pour la collecte de données. « En fin de compte, nous voulons exploiter davantage DS4 en l'intégrant dans notre système ERP pour une solution de données de bout en bout complète pour aider notre organisation à avancer plus agressivement vers une usine numérique Industry 4.0 », a dit English. RYMS étendra également DS4 à d'autres applications industrielles – particulièrement dans l'aérospatiale, le médical et la défense – en élargissant l'utilisation de DS4 dans toutes ses opérations de jaugeage en usinage CNC.

Comment RYE saura-t-il quand DS4 atteint son plein potentiel dans l'organisation ? « Nous le saurons par les victoires sur et en dehors de la piste de course », a dit Marothy.

Pour plus d'informations sur Roush Yates Engines, visitez www.roushyatesmfg.com ou appelez le 704-662-7165. Pour plus d'informations sur The L.S. Starrett Co., visitez www.starrett.com ou appelez le 978-249-3551.