Usine adaptable

L'objectif est de permettre des ressources de production flexibles qui permettent une reconfiguration et une adaptation rapides aux situations, contextes et exigences changeants, facilitant une utilisation optimisée des ressources dans l'incertitude.

Changement (semi-)automatique des capacités et capacités d'un système de production d'un point de vue comportemental et physique.

Description de cas d'utilisation tirée des références [127], [128] et [129]. Plug and Play à l'aide d'un ordinateur domestique et d'un câble USB, il est facile de connecter de nouveaux appareils et de les utiliser presque immédiatement sans aucun effort supplémentaire. La flexibilité disponible depuis longtemps sur les ordinateurs de bureau gagne désormais en importance pour la production industrielle. Les exigences en matière d'adaptabilité des infrastructures de production augmentent déjà rapidement. Des cycles de produit et d'innovation de plus en plus courts nécessitent des décisions d'investissement pour de nouvelles installations de production qui reflètent la demande future de changements de production et de processus, dans la mesure du possible. De plus, la volatilité croissante des commandes entrave l'utilisation optimale des lignes de fabrication avec une fréquence croissante. La flexibilité et l'adaptabilité deviendraient des critères de plus en plus importants dans les décisions concernant la construction et l'exploitation de nouvelles installations de production. Un exemple est l'étiquetage des produits. Diverses technologies d'impression sont disponibles, par exemple les imprimantes à tampon (transfert d'encre de la forme d'impression au produit à l'aide d'un tampon élastique), les imprimantes à jet d'encre et/ou les imprimantes laser. Dans une usine adaptable, ce type d'équipement d'exploitation peut être connecté directement au processus de production automatisé. En termes simples, le matériel à imprimer dit : imprimez-moi. Et l'imprimeur de tampons demanderait : le matériau à imprimer est-il sans graisse ? L'imprimante à jet d'encre poserait alors des questions sur les caractéristiques du matériau, car elle utilise de la chaleur pour le processus de séchage, par exemple. Une imprimante laser poserait des questions sur le matériau recevant l'étiquette pour assurer un contraste suffisant. Aspects clés : le scénario d'application pour les usines adaptables décrit la conversion rapide, et dans certains cas complètement automatisée, d'une installation de fabrication, en modifiant à la fois les capacités de production et les capacités de production. Le concept clé pour la mise en œuvre est une conception modulaire et donc adaptable pour la fabrication en usine. Les modules intelligents et interopérables s'adaptent fondamentalement à une configuration modifiée par eux-mêmes, et les interfaces standardisées entre ces modules permettent une conversion rapide et simple pour s'adapter aux changements du marché et aux demandes des clients. Alors que le scénario d'application production commandée par commande met l'accent sur l'utilisation flexible des installations de fabrication existantes au moyen d'une connectivité intelligente, ce scénario décrit l'adaptabilité d'une usine individuelle par conversion (physique). Aujourd'hui, lors de la création d'une ligne de production, l'accent est généralement mis non seulement sur la qualité, mais aussi sur la maximisation de la productivité et de la rentabilité d'une gamme de produits préconçue. Les composants individuels sont connectés statiquement et sont capables de produire les fonctionnalités préconçues et les volumes projetés. Souvent, un intégrateur système se charge de coordonner les composants individuels et de développer un système de contrôle pour l'ensemble de l'installation. Cependant, si le niveau de commande est déterminé par une forte individualité du produit ou une forte fluctuation de la demande, les entreprises ne peuvent plus compter sur l'avantage de lignes de production particulières. Dans ce cas, les configurations de fabrication modulaires, orientées sur les commandes et adaptables deviennent plus attrayantes : par exemple, elles augmentent l'utilisation globale ou la capacité de livraison des produits. Dans le même temps, cependant, les exigences envers les machines individuelles ou les modules de fabrication augmentent. Encore plus importante que la grande variance des étapes de fabrication spécifiques serait la possibilité de combiner des modules individuels avec facilité et dans n'importe quelle situation. Pour ce faire, les modules doivent contenir une auto-description concernant leur capacité à être combinés ou convertis en une machine ou une installation très rapidement et de manière robuste. Les exemples suivants illustrent ces exigences. Un nouvel appareil de terrain compatible réseau, par exemple un variateur avec une nouvelle version du micrologiciel, est connecté à la ligne de production. Le nouveau dispositif doit être automatiquement doté d'une connectivité réseau et être connu de tous les sous-systèmes en ligne. Les systèmes participants doivent être mis à jour en conséquence. Un appareil de terrain non configuré est introduit en production, par exemple pour remplacer rapidement un autre appareil défectueux. L'appareil de terrain doit maintenant être individualisé et paramétré en raison des informations situées dans les composants logiciels. Une installation de production est convertie ou modifiée parce qu'une nouvelle variation de produit est prévue. Les modifications liées au contrôle et au logiciel doivent être détectées et automatiquement transmises à tous les systèmes participants. Après la conversion d'une usine, il est nécessaire de pouvoir déplacer des composants logiciels de gestion de processus autour des unités de contrôle décentralisées, tout en respectant certains critères, tels que le rendement ou la disponibilité. Une (nouvelle) fonction du système d'exécution de la fabrication (MES) est insérée ou modifiée, par exemple la visualisation d'une situation non requise auparavant. La visualisation doit être effectuée automatiquement et l'accès aux informations nécessaires à partir du niveau du terrain doit également être automatique. Cela oblige l'ingénieur en mécanique à concevoir les processus de développement internes en conséquence. Les machines modulaires nécessitent une ingénierie modulaire, basée sur des bibliothèques de modules réutilisables (plate-forme de développement). L'architecture de la machine doit être conçue de manière à créer des modules mécatroniques combinables, y compris la capacité Plug and Produce des modules de production utilisant des interfaces interopérables et une technologie d'automatisation adaptative. Cela nécessite le développement de concepts de services au-delà des frontières des fabricants, tels que l'archivage, l'alerte ou la visualisation, ainsi qu'une intégration à faible coût des fonctions MES. Effet sur les chaînes de valeur : la valeur ajoutée est transférée de l'intégrateur système vers le fournisseur de la machine ou son fournisseur, car les machines ou les composants sont améliorés de sorte qu'ils sont plus faciles à intégrer. Le type et la qualité de l'intégration du système changent. L'accent mis actuellement sur la technologie (de production) se déplace vers une plus grande concentration sur l'organisation et les processus commerciaux liés aux processus de production. Dans des cas extrêmes, l'intégrateur système peut devenir obsolète si des modules de fabrication intelligents, auto-configurables et interopérables peuvent être créés au niveau des fournisseurs de machines. Valeur ajoutée pour les participants : pour les entreprises manufacturières, une conversion rapide, peu coûteuse et fiable de la fabrication devient possible, afin qu'elles puissent réagir rapidement aux changements des demandes des clients et du marché. La standardisation et la modularisation croissantes élargissent également les possibilités de combiner des entités de fabrication de différents fournisseurs et donc de réaliser la solution la plus économique pour chaque module individuel. La modularisation des machines ouvre de nouveaux domaines avec des effets d'échelle pour les constructeurs de machines.