IMTS 2018 : Démystifier les mythes et réaliser la promesse de l'Industrie 4.0

Quand vous enlevez le battage médiatique de l'Industrie 4.0 et vous concentrez sur l'équilibre entre rendement et qualité, les résultats de sa promesse potentielle peuvent être réalisés. Nous avons parlé avec un vétéran de la fabrication de précision et de la technologie de métrologie basée sur capteurs de Renishaw pour comprendre comment l'Industrie 4.0 peut réellement impacter le processus et la fabrication de pièces.

L'Industrie 4.0 sera promue et discutée longuement au Salon International du Commerce de Fabrication 2018. S'il y a une chose à comprendre sur la fabrication intelligente et l'Industrie 4.0, c'est que de nombreuses organisations sursimplifient à quel point elles pensent pouvoir intégrer quelque chose de significatif rapidement.

Dan Skulan travaille dans l'usinage de précision et le commerce de jaugeage de métrologie depuis plus de 30 ans — et connaît son chemin autour de la productivité et des métriques de qualité pour les fabricants. En tant que directeur général de la métrologie industrielle pour Renishaw, Skulan a une compréhension profonde de la façon dont les entreprises découvrent si elles sont prêtes à gérer la promesse de l'Industrie 4.0. Skulan présente spécifiquement sur l'Industrie 4.0 aux sessions de conférence IMTS 2018.

La définition de ce terme à la mode devrait se concentrer davantage sur quels sont les objectifs spécifiques d'un fabricant que sur autre chose. La promesse de l'Industrie 4.0 dépend davantage de la compréhension claire des objectifs de l'entreprise et de l'utilisation de techniques et d'outillages appropriés que de l'incorporation de tout nouveau système de gestion de données, selon Skulan.

« Vous pouvez collecter une quantité énorme de données, mais les données ne sont précieuses que si elles sont précises et actionnables », dit Skulan. « Il y a de très valides résultats que l'Industrie 4.0 peut apporter, mais c'est vraiment important qu'elle soit mise en œuvre de façon systématique en commençant par des données précises et actionnables provenant de vos processus. »

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Alors que devraient faire les fabricants ? Pour commencer, ils doivent pratiquer la diligence raisonnable — et s'assurer que cela a du sens. Tout le monde veut s'améliorer. L'automatisation est importante, mais elle peut s'avérer très coûteuse si elle est laissée fonctionner sans contrôle de processus interne pour assurer que la qualité est maintenue à un débit plus élevé.

« Et si le processus qui rapporte être en cours d'exécution a en fait créé un tas de rebut ou aucune pièce du tout ? » explique Skulan. « De bons systèmes basés sur les processus qui vérifient que la pièce et l'outillage sont correctement réglés et que les programmes de coupe qui s'exécutent avec une précision inhérente sont ce qui est nécessaire. Les mesures en processus devraient vérifier que les bonnes coupes sur la bonne pièce ont été faites. C'est comme ça que vous aidez à séparer les bonnes implémentations de l'Industrie 4.0 des faibles qui essaient simplement d'incorporer des degrés plus élevés de surveillance de données sans s'assurer que le processus sous-jacent est sous contrôle. »

À cette fin, Skulan souligne le rôle très important de la simulation — mais seulement si elle est couplée avec une précision basée sur des capteurs qui vérifie le processus d'usinage à des étapes clés directement dans une machine.

« Notre objectif n'est pas juste de vérifier que la production a lieu, mais c'est de vérifier que toutes les étapes de la production respectent les normes de qualité avec un temps de traitement perdu minimal », dit Skulan. Ici, les capteurs et l'automatisation jouent un rôle crucial — mais seulement si les données sont vérifiablement précises. C'est dans la bonne combinaison de technologie de capteur intelligent travaillant de concert avec un logiciel facilement disponible pour les opérateurs pour voir clairement sur un tableau de bord que la productivité améliorée est réalisée.

Le danger de la fabrication intelligente : Surpromettre les résultats de l'Industrie 4.0

Mais tout le monde n'a pas la même image de l'Industrie 4.0. Certaines entreprises pensent que c'est le Saint Graal de la fabrication et croient qu'une fois qu'elles l'adoptent, cela révolutionnera leur productivité et fera baisser les coûts presque immédiatement. Skulan dit que ça peut faire une énorme différence, mais ce n'est pas nécessairement la promesse de résultats rapidement réalisés que la direction senior de la fabrication s'attend à ce qu'elle soit.

« Une fois que les dirigeants achètent dans la mise en œuvre d'une stratégie 4.0, il y a une attente qu'une augmentation instantanée de la productivité et de la qualité aura lieu simplement en surveillant la performance des opérateurs de terrain d'atelier », dit Skulan. « C'est un état d'esprit potentiellement dangereux que certaines entreprises adoptent. Il y a un vrai travail qui doit être fait au niveau du terrain d'atelier pour préparer les processus pour que les bénéfices soient réalisés. L'Industrie 4.0 n'est pas une baguette magique. »

Mais Skulan est rapide à souligner que ce processus — quand bien fait — a un mérite légitime dans la fabrication. Pour aider à illustrer son importance et sa promesse, Skulan parle d'un de ses grands clients qui est un grand fabricant aérospatial avec plus de 250 ingénieurs dédiés uniquement aux processus et pratiques de l'Industrie 4.0. Le désir d'améliorer la productivité et d'innover dans l'industrie aérospatiale est un élément majeur de son succès.

Voyez le succès de l'industrie aérospatiale en action dans notre infographie : « Vers l'infini et au-delà : Les opportunités aérospatiales dans la fabrication décollent. »

L'Industrie 4.0 et la valeur du contrôle de processus

Les mesures de débit seules sont valides — mais elles peuvent avoir leurs propres limitations inhérentes.

De nombreux fabricants concentrent beaucoup d'attention sur le temps de cycle dans leur usinage — ce qui peut aider la productivité — mais cela peut être trompeur. « Les opérations d'usinage pourraient montrer des niveaux élevés d'activité, mais il se pourrait que les machines ne produisent pas réellement de bonnes pièces ou aucune pièce du tout », dit Skulan.

Une application efficace de l'Industrie 4.0 est celle qui équilibre à la fois le débit et la qualité en utilisant le genre de technologie qui permet la validation en processus. Et tout cela devrait rapporter des informations continues aux opérateurs et gestionnaires d'usine.

« Plutôt que l'inspection finale de pièce, les fabricants devraient capturer des informations précises à chaque étape du processus d'usinage au fur et à mesure que ces processus se produisent, pour qu'ils puissent affecter le changement avant qu'aucune non-conformité ne se produise, assurant une sortie de qualité bien en amont dans le processus », suggère Skulan. C'est, à son avis, une exigence pour réaliser la promesse de l'Industrie 4.0 : « Nous avons maintenant la capacité de valider la qualité et d'ajuster pour elle en temps réel basé sur la précision des données. La qualité qui vient du contrôle de processus automatique en machine, en utilisant capteurs et logiciels ensemble, aide à s'assurer que l'information examinée à un niveau de gestion est précise et actionnable. »

« Si vous regardez les données après que les pièces sont produites, ce que la majorité des entreprises font maintenant, c'est de l'information valide, mais ça ne vous aide pas à changer le processus », dit Skulan. « Ce que vous voulez vraiment, c'est mesurer des caractéristiques discrètes qui sont critiques pour le processus de fabrication à chaque point le long de la construction et de la coupe d'un composant, et prendre ces données en utilisant des capteurs et des techniques qui confirment qu'elles sont valides. »

Le défi est de déterminer quelles sont les caractéristiques critiques d'un composant à mesurer pour le contrôle de processus ? Dans de nombreux cas, il pourrait y avoir plus de 30 caractéristiques usinées en un seul processus, mais il y en a probablement seulement quelques-unes de dimensions clés qui sont critiques pour garantir la qualité en amont, donc cela nécessite une compréhension profonde de ce qui peut être ajusté et surveillé en temps réel.

L'Industrie 4.0 : La valeur de l'outillage adaptatif et du processus en boucle fermée

Si l'objectif est de tirer parti et de s'adapter dans le processus d'usinage, alors comprendre le rôle des outils plus récents, plus avancés, adaptatifs est essentiel. Dans le monde de l'Industrie 4.0, cela signifie aussi acquérir une compréhension de la façon dont les outils de palpage et de sondage automatisés peuvent aider à rapporter et valider une multitude de données de mesure et d'usinage dynamique. Ces données incluent des domaines tels que le décalage de travail dynamique, le contrôle du point central de l'outil et l'établissement de la profondeur et largeur effectives de coupe en mesurant dynamiquement la trajectoire de vol effective de l'outil de coupe.

« L'évolution qui s'est produite avec les machines 5 axes et la capacité de déplacer les pièces et l'outillage en même temps, couplée avec le jaugeage en processus peut fonctionner incroyablement bien pour fournir un environnement en boucle fermée », dit Skulan.

« Dans la modélisation, vous ne voulez pas juste simuler ce qui est dans le dessin, vous voulez simuler ce qui se passe réellement sur la machine dans cet environnement de « jumeau numérique », » ajoute Skulan. « Vous avez aussi besoin de changer votre outillage et votre méthodologie de processus pour soutenir le contrôle de processus en boucle fermée. »

Comment faites-vous cela ? Skulan mentionne un exemple d'utilisation d'interpolation circulaire. Comme exemple, au lieu d'utiliser un outil d'alésage à point fixe unique qui doit être réglé manuellement hors ligne, la méthode Industrie 4.0 choisirait de piloter une fraise à travers un motif circulaire ce qui permet d'employer des techniques de coupe basées sur jauge.

« On peut faire une coupe automatisée, enlevant seulement la moitié de la tolérance de stock, puis mesurer la caractéristique résultante en utilisant une sonde en processus, à ce moment-là, dans cette température spécifique en temps réel et environnement d'usinage exact — et puis mettre à jour les trajectoires d'outil automatiquement en cycle », dit Skulan. « C'est le contrôle en boucle fermée. De cette façon, le processus est entièrement automatisé et agile. »

Pour en savoir plus sur la promesse de l'Industrie 4.0, Skulan présente « Maximiser la productivité de fabrication à l'ère de l'information » le jeudi 13 septembre, aux sessions de conférence IMTS 2018. Inscription requise.

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