25 Avril 2012  |  Logistique
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 04/2012

Améliorer en toute sécurité la capacité de l’installation

John Grosspietsch

Dans l’usine de production de boîtes de vitesses chinoise, la société Volkswagen Transmission Shanghai mise sur les systèmes RFID destinés à l’identification industrielle et fabriqués par la société Balluff. Depuis l’année dernière, les composants RFID de la série BIS permettent d’identifier les outils, de les suivre et de les utiliser de manière optimale. C’est ainsi que la qualité des boîtes de vitesses peut être garantie et les coûts d’outillage réduits.

Premier site de production du groupe VW en Chine, la société Volkswagen Transmission Shanghai fabrique depuis sa création en 2001 des boîtes de vitesses, entre autres, pour les modèles Polo, Fabia, Touran, Bora, Octavia et Golf. En janvier 2010 est fabriquée la millionième boîte de vitesses et, avec les investissements suivants, la capacité de production annuelle s’élève à 500’000 boîtes de vitesses. Cette capacité de production permet de couvrir les besoins des clients, parmi lesquels l’on compte, outre Volkswagen avec les sites en Chine, également VW Pologne et FAW-Car à Changchun. «Cette demande énorme a fait que nous avons été obligés d’automatiser davantage notre fabrication pour pouvoir maintenir une qualité constante et augmenter la productivité», explique Bodo Mehrländer, directeur, en commentant les nouveautés, qui ont été introduites en 2010 dans la gestion d’outils.
Jusqu’ici, les nombreux outils de fabrication de pignons ont été munis de petites étiquettes en papier. Sur ces étiquettes figuraient les informations essentielles telles que le numéro d’outil, le numéro duplo et les données X, Y et Z. D’autres indications, dont les fournisseurs ou les durées de vie, ne pouvaient être notées pour des raisons de place. Cependant, la limitation des informations relatives aux différents outils ne constituait qu’un inconvénient, apporté par cette méthode de marquage et d’identification. «Beaucoup plus grave était le fait que cette petite étiquette de temps en temps se perdait, était intervertie, voire même mal légendée», explique Bodo Mehrländer en soulignant un inconvénient de plus. Il n’y avait aucune sécurité quant au fait que la bonne information se trouvait sur le bon outil. Le contrôle de la durée de vie représentait un problème supplémentaire, en ce sens qu’il n’était pas possible de noter sur les étiquettes, quand et pendant combien de temps un outil était déjà en cours d’utilisation; en conséquence, il était souvent remplacé ou retouché trop tôt ou trop tard. Il en résultait soit des coûts inutiles, soit des défauts de qualité de la pièce. Un système électronique devait apporter une parade; ce souhait est devenu réalité grâce à une solution Industrial RFID (Radio Frequency Identification) de la société Balluff.
 
 
Diversité de variantes et standard industriel
BIS, le système d’identification de Balluff, est constitué en standard de trois composants: un support de données passif, une tête de lecture/écriture active et une unité d’exploitation avec interfaces de bus d’usage dans le commerce pour la communication avec la périphérie. Un câble de raccordement et un programmateur portable, disponibles en tant qu’accessoires, complètent la gamme de produits. Par l’intermédiaire d’une interface USB ou WLAN, les données enregistrées sur les supports de données peuvent être contrôlées et modifiées au moyen de l’appareil de service et de test. Les têtes de lecture/écriture sont disponibles en différentes formes de construction, si bien qu’il est possible de les intégrer dans quasiment chaque application. «Le système d’identification Balluff constitue un standard industriel», commente Bernd Klotz, directeur du département gestion internationale de l’industrie automobile chez Balluff. La diversité des variantes de ce système permet l’utilisation des supports de données dans le vide, tout comme dans les machines-outils comportant de nombreux réfrigérants et lubrifiants, ou même dans les applications de stérilisation avec autoclavage.
«L’utilisation optimale des outils, l’information d’outil sans papier, la transmission de données électroniques et l’assurance qualité étaient, pour Volkswagen Transmission Shanghai, les critères qui ont dicté le choix du système Balluff, grâce auquel toutes les exigences ont pu être satisfaites», explique Bernd Klotz. Les supports de données utilisés en Chine ont un volume mémoire de 511 octets chacun. «Il est important que l’affectation des supports de données soit déjà définie en amont», explique Bernd Klotz en décrivant les besoins en capacité de stockage lors de la sélection à partir d’une vaste gamme de produits. Etant donné qu’il est notamment possible d’enregistrer sur le support de données de nombreuses informations, dont le numéro d’outil, le numéro de série, le numéro du fournisseur et le numéro de la machine, la durée de vie d’outil, le niveau de fabrication ou les résultats de test et du fait que les supports de données sont collés dans les porte-outils déjà chez le fabricant, un remplacement ultérieur en raison d’une capacité mémoire insuffisamment dimensionnée est lié à des coûts élevés.
Balluff propose des unités d’exploitation avec différents matériaux de boîtier et différentes possibilités de fixation. Les interfaces d’usage dans le commerce, y compris avec les connexions de BUS courantes, sont disponibles de série. «Par le biais de l’interface Profibus, l’unité d’exploitation a pu être intégrée, chez VWTS, dans le système de commande existant», explique Bernd Klotz en soulignant la facilité d’installation. Volkswagen Transmission Shanghai a même la possibilité de connecter plusieurs têtes de lecture/écriture à l’unité d’exploitation, afin d’adapter ultérieurement le système aux exigences modifiées. Au total, dix centres d’usinage et un appareil de mesure de préréglage ont été pourvus d’unités d’exploitation. Les têtes de lecture/écriture se trouvent sur l’appareil de mesure de préréglage, sur le magasin d’outils, sur la machine-outil et sur le dispositif de contrôle de la durée de vie. Ainsi, un échange d’informations transparent est garanti dans le processus d’usinage.
L’outil et les données forment une unité
«Nos processus ont pu être nettement améliorés et rendus plus fiables grâce à l’intégration d’un système d’identification de Balluff», déclare Bodo Mehrländer. «Avant tout, il est désormais garanti que les données d’outils sont associées de façon permanente et indiscutable aux outils». En principe, les fournisseurs d’outils intègrent les supports de données déjà dans le porte-outils, ce qui garantit une protection fiable contre la perte ou l’interversion. Un collage ultérieur est bien sûr également possible. Chaque outil, qu’il soit neuf ou retouché, parcourt comme première station l’appareil de mesure de préréglage. Dans cette station, il est mesuré avec précision et les valeurs correspondantes sont écrites directement et sans contact physique sur le support de données. Ainsi, les erreurs de saisie sont impossibles. Grâce à la méthode d’identification électronique, il est désormais possible d’attribuer des tolérances à l’outil individuel. Ceci est un avantage en terme de précision de fabrication, car la machine d’usinage est informée de cette tolérance par le système de commande et peut procéder en conséquence à un positionnement précis.
Après le préréglage, les outils parviennent dans le magasin. Les données contenues dans les outils sont complètes, sans erreurs, transparentes et à tout moment consultables. Ainsi, les outils sont immédiatement disponibles et peuvent être utilisés de façon optimale. La station suivante au sein du processus est la machine-outil. En amont de chacun des dix centres d’usinage se trouve un poste de préparation des commandes pourvu d’une tête de lecture/écriture, par l’intermédiaire de laquelle les données d’outils sont lues et transmises au système de commande via Profibus. Ensuite, le magasin situé à l’intérieur du centre d’usinage se positionne de telle sorte que l’emplacement prévu pour l’outil se trouve directement sur le marquage. Grâce à cette attribution fiable et indiscutable dans le magasin d’outils et la prise en charge automatique des données d’outils dans la mémoire de l’installation, la disponibilité de la machine augmente de façon considérable. Ici aussi, les erreurs d’entrée ou l’oubli de données sont exclus.
 
Augmenter les durées de vie, réduire les temps de préparation
«Le contrôle de la durée de vie nous offre un grand potentiel de rationalisation», explique Bodo Mehrländer, soulignant par là le stock d’outils réduit, conséquence de l’inventoriage précis. «Grâce au fait que nous pouvons suivre chaque outil individuellement dans le processus de travail, l’utilisation des outils est nettement plus efficace et les outils ne sont remplacés ou retouchés que lorsque cela est vraiment nécessaire». Dans ce contexte, la durée de vie des outils a même parfois pu être augmentée grâce au stockage des données sur le porte-outils. Ceci signifie à son tour que les stocks en magasin diminuent. Ainsi, lorsqu’un outil convient encore pour quelques cycles d’usinage supplémentaires, alors que sa supposée durée de vie statistique signalée par la machine est près d’expirer, il n’est pas acheminé, comme précédemment, dans l’atelier d’affûtage d’outils, mais il rompt le circuit d’origine en ce qu’il est transporté dans le magasin ou de nouveau dans un centre d’usinage. De cette manière, l’utilisation des outils est optimisée et la sécurité maximale des outils est garantie. «Grâce à l’investissement dans le système Industrial RFID de Balluff, nous pouvons économiser dans notre usine 30’000 euros par an à l’aide de l’optimisation des processus qui en découle. A cela s’ajoute que le système est totalement sans entretien», explique Bodo Mehrländer en résumant l’avantage financier.
Sur les installations, dans lesquelles on travaille avec des outils différents, un système d’identification de Balluff est la solution permettant de combiner la diversité de variantes au sein de la fabrication avec une exploitation optimale des capacités. Ce système permet la préparation en temps masqué des changements d’outils et crée des conditions d’exécution optimales pour une durée de changement d’outil la plus courte possible. Etant donné que contrairement au chargement manuel des outils, les changements d’outil d’une séquence de travail peuvent être regroupés, le taux OEE («Overall Equipment Effectiveness» – taux de rendement synthétique) peut être nettement amélioré. Par ailleurs, la capacité d’exploitation de la machine s’améliore également grâce à la synchronisation des arrêts conditionnés par les changements d’outils dans le cadre de séquences de travail, ainsi que grâce à l’optimisation de la procédure en cas de changement de type.
Outre les machines déjà équipées du système d’identification de Balluff, Volkswagen Transmission Shanghai souhaite équiper encore d’autres installations d’un système destiné à la transmission de données électronique, afin de réduire là aussi les temps de préparation et d’améliorer les durées de vie.
 
Balluff Sensortechnik AG
8953 Dietikon
Tél.: 043 322 32 47
www.balluff.com


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