Fraunhofer IPA montre la valeur ajoutée des composants de production connectés

L'environnement de test pour la recherche industrielle, qui se trouve habituellement au Centre d'application Industrie 4.0 à Stuttgart, sera présenté en partie à l'AUTOMATICA. (Source : Fraunhofer IPA, photo : Rainer Bez)

Avec un nouveau logiciel, une large gamme de processus d'assemblage contrôlés par la force peut désormais être automatisée. (Source : Fraunhofer IPA, photo : Rainer Bez)

Même avec l'aide de capteurs externes connectés au cloud, les véhicules de transport sans conducteur peuvent se localiser avec une grande précision. (Source : Fraunhofer IPA, photo : Rainer Bez) / Les véhicules guidés automatisés peuvent être localisés avec une grande précision grâce à des capteurs externes reliés au cloud. (Source : Fraunhofer IPA, photo : Rainer Bez)

Une analyse ergonomique du poste de travail conduit à des concepts permettant de soulager l'humain pendant son travail. (Source : Fraunhofer IPA, photo : Rainer Bez) / An ergonomic workplace analysis leads to concepts for relieving the burden on humans as they work. (Source: Fraunhofer IPA, photo: Rainer Bez)

- Présentation de 13 expositions réparties sur quatre stands d'exposition dans trois halls
- Plateforme informatique centrée sur le traitement en temps réel des données de production
- Lieu de travail, automatisation et infrastructure informatique forment un cadre thématique
- Présentation du « Lab Flexible Blechfertigung » dans le cadre de la coopération avec TRUMPF

En accord avec les exigences actuelles de l'ère de la production numérique, les chercheurs de Stuttgart présenteront à l'AUTOMATICA à Munich du 21 au 24 juin 2016 une interaction intelligente entre diverses expositions dans les domaines de l'homme au travail, du produit et de l'automatisation ainsi que de l'infrastructure IT et de la connectivité, illustrant ainsi la valeur ajoutée d'une production orientée Industrie 4.0.

Sur le stand du Fraunhofer IPA, les quatre piliers de l'industrie 4.0 seront expérimentables de diverses manières dans le contexte global d'une production numérisée : systèmes cyber-physiques de différents types, une plateforme participative, l'Internet des objets et des services, ainsi qu’un portail avec des interfaces homme-machine intuitives pour interagir avec le système de production. Les visiteurs pourront, à l’aide de plusieurs expositions intelligemment connectées via le cloud, comprendre quelles solutions l’institut de recherche propose pour différentes étapes de la chaîne de valeur. Celles-ci vont de la séparation en unités, à l’assemblage (partiellement) automatisé, au transport de la pièce, jusqu’à la connexion de la pièce à l’infrastructure IT. Ces services sont pertinents tant pour les utilisateurs et décideurs d’entreprises de fabrication que pour leur équipement : pour la planification, l’exploitation et l’optimisation des productions, ainsi que pour le développement de composants industriels innovants, de machines et d’installations.

Plateforme fédérative « Virtual Fort Knox » au centre

Depuis 2012, le Fraunhofer IPA collabore avec des PME sur « Virtual Fort Knox », une plateforme ouverte pour les entreprises de fabrication. Sous le mot-clé « Manufacturing-IT-as-a-service », il est possible d’y rendre exploitables des données de production via diverses applications (services) pour tout type de terminaux. Joachim Seidelmann, responsable de DigiTools au Fraunhofer IPA, explique l’objectif comme suit : « D’une part, nous voulons mettre en œuvre des concepts Industrie 4.0 permettant aux utilisateurs d’accroître leur efficacité en production. D’autre part, nous voulons répondre avec nos clients industriels à la question : quelles solutions numériques peuvent être intégrées de manière judicieuse dans mon produit ou ma production pour développer de nouveaux modèles commerciaux ? »

À l’AUTOMATICA, « Virtual Fort Knox » occupe une place centrale : différents démonstrateurs seront connectés via la plateforme. Comme dans une production réelle, diverses données d’état et de processus seront transmises en temps réel dans le système et pourront être traitées directement. Un avantage majeur, notamment pour les petites et moyennes entreprises : l’utilisateur accède aux informations des applications via un support de sortie de son choix. La nécessité d’acquérir et de maintenir un environnement informatique adapté est ainsi éliminée. De plus, l’utilisateur peut facturer l’utilisation de ses logiciels et matériels en fonction de leur usage, évitant ainsi des coûts fixes.

La robotique bénéficie largement du cloud

Une condition technique pour les environnements Industrie 4.0 est que tous les moyens de production équipés de capteurs et de contrôleurs soient connectés en tant que systèmes cyber-physiques (CPS). Un exemple typique de CPS est le système robotique, comme le démonstrateur IPA présenté sur le stand pour le « Prise dans la boîte ». Le logiciel neutre au fabricant bp3™ permet au robot de localiser rapidement et de manière fiable des objets et de planifier leur trajectoire pour diverses pièces. Un autre exposé montre les avantages d’un logiciel, également utilisable pour presque tous les types et modèles de robots, pour différentes tâches d’assemblage. Avec ce logiciel, des tâches complexes, auparavant effectuées manuellement, comme l’assemblage d’armoires électriques, peuvent désormais être intuitivement instruites même par des non-experts, contribuant ainsi à une automatisation économique.

Ces deux solutions logicielles étendent leur potentiel grâce à leur connexion à l’architecture cloud : la mise en service et la maintenance du système robotique sont plus efficaces grâce à une base de données centrale, par exemple pour les pièces ou les modules de programme, appelés « skills ». Les composants sont plus faciles à échanger et tous les processus peuvent être suivis et contrôlés de manière centralisée. Ainsi, les systèmes robotiques deviennent plus adaptables et leur reconfiguration pour de nouvelles variantes est rapide. Divers services permettent de déployer de nouvelles fonctions logicielles dans le cloud. De même, des processus optimisés localement peuvent être renvoyés dans le cloud, permettant à toutes les machines connectées de bénéficier de modifications de programmes uniques.

Pour des solutions de transport flexibles, les experts du Fraunhofer IPA ont développé la « Cloud Navigation ». Deux systèmes mobiles autonomes, illustrant la valeur ajoutée informationnelle, seront présentés sur le stand. En fournissant leurs données localement collectées de manière centralisée, toute la flotte profite d’une localisation plus précise et d’une planification de trajectoire plus efficace. Chaque véhicule autonome pourrait alors agir comme un « lean client », nécessitant moins de matériel tout en disposant d’une intelligence de navigation élevée, car les algorithmes de navigation gourmands en calcul peuvent être délégués au serveur cloud. L’intégration de capteurs externes, par exemple issus de l’environnement de production, ainsi que la fourniture de fonctionnalités de navigation en tant que service sont également possibles.

Contrôler et optimiser les processus

Un autre élément central de l’industrie 4.0 est la surveillance continue de toutes les étapes du processus. Cela est rendu possible par « Smart System Optimization », développé au Fraunhofer IPA, qui peut être utilisé sans connaissances en informatique. Le système mobile utilise des caméras intelligentes, dont une installée par station de production, pour collecter en temps réel des données sur les pièces et les processus, puis les analyser automatiquement. Il détecte non seulement les écarts par rapport au processus et leur cause, mais indique aussi d’éventuelles pertes ou goulots d’étranglement. Les entreprises ont pu augmenter leur efficacité de plus de dix pour cent grâce à cette « Smart System Optimization ». Chaque pièce peut également contribuer à la surveillance du processus : cela est rendu possible par le « smartWT », un porte-pièce intelligent. Grâce à des capteurs intégrés, il peut en permanence recueillir des données logistiques et de processus relatives à la qualité, puis les transmettre sans fil dans le cloud. L’utilisateur dispose ainsi en permanence des données actualisées et peut intervenir si nécessaire. Cela permet d’améliorer la qualité et le débit de la production.

Concernant l’infrastructure informatique, le Fraunhofer IPA propose une solution adaptée aux exigences d’une production flexible : le logiciel « Sense&Act » permet aux entreprises de créer des règles de connectivité de leur production. Les ajustements, extensions et nouvelles interfaces IT peuvent être réalisés rapidement. Le logiciel surveille la production à l’aide de capteurs, par exemple pour détecter des pannes d’équipement, et déclenche des actions prédéfinies en cas d’événements spécifiques. Cela peut être une notification à l’utilisateur ou l’action d’un système robotique. Grâce à une interface utilisateur intuitive, les règles pour capteurs et actionneurs peuvent être rapidement créées, partagées et évaluées à l’échelle de l’entreprise.

Alléger la charge des personnes et exploiter efficacement les données

Dans les environnements Industrie 4.0, l’intégration étroite de l’homme et de ses compétences dans la production constitue également une valeur ajoutée centrale. La manière dont cela est possible pour des tâches physiquement exigeantes et face au vieillissement démographique est illustrée par l’exosquelette de travail, qui assiste pour la première fois l’ouvrier lors de tâches en hauteur. Le poste de travail est connecté à l’infrastructure IT et s’adapte automatiquement aux morphologies individuelles de l’ouvrier et au processus de montage en cours. Cela réduit le temps de mise en service et soulage l’ouvrier. Une analyse de poste développée au Fraunhofer IPA quantifie également l’efficacité de cette solution en termes de soulagement du personnel et d’optimisation des processus de production.

Tous les expositions dans l’environnement Industrie 4.0 ont en commun de collecter en continu des données dans le cadre de la « Smart Data », qui peuvent être exploitées pour optimiser la production. Sur le stand, les visiteurs pourront voir comment les experts du IPA visualisent et exploitent de manière profitable les données de capteurs et d’état recueillies sur une exposition. Les résultats de ces analyses intelligentes offrent également des pistes pour de nouveaux modèles commerciaux, par exemple des intervalles de service personnalisés ou des ajustements de l’offre en fonction des besoins des clients, basés sur les données d’utilisation.

Recherche fondamentale sur l’industrie 4.0 avec TRUMPF

Le fait que la théorie seule ne suffit pas est illustré par l’initiative de coopération avec TRUMPF : à l’été 2015, l’entreprise de Ditzingen, leader mondial dans la fabrication de machines-outils pour la transformation flexible de tôles et dans les lasers industriels, a conclu une coopération stratégique de cinq ans avec le Fraunhofer IPA. L’objectif de cette collaboration est d’ancrer les connaissances issues de la recherche actuelle sur l’industrie 4.0 dans la transformation de tôles. Dans le « Lab Flexible Blechfertigung », des employés de TRUMPF et du Fraunhofer IPA travaillent ensemble pour développer des solutions innovantes pour la fabrication du futur. Dans les premiers projets pilotes, les domaines « Logistique interne », « Machine orientée service » et « Production auto-contrôlée » sont abordés. Au fil de la coopération, les contenus continueront d’évoluer, afin d’intégrer régulièrement de nouveaux sujets de projet.

Ulrich Schneider, chef de projet au Fraunhofer IPA, présentera lors de l’AUTOMATICA le 24 juin à 11h00 le travail de coopération conjoint. Intitulé « Penser en modèles commerciaux, agir en coopérations – Collaboration avec TRUMPF comme exemple pratique du centre d’applications Industrie 4.0 », il présentera, avec le Dr Martin Landherr, le centre d’applications Industrie 4.0, qui réunit au centre de recherche de l’institut Fraunhofer à Stuttgart un environnement d’expérimentation pour la recherche industrielle sur les systèmes cyber-physiques dans un environnement de production réel.

Informations sur le stand principal du Fraunhofer IPA : Halle A4 | Stand 139

Expositions prévues : Cloud Picking, Cloud Navigation, Ergonomie au poste de travail, FlexNote, Assemblage intelligent, Porte-pièce intelligent, Sense&Act, Smart Data, Optimisation du système, Virtual Fort Knox.

Autres stands avec la participation du Fraunhofer IPA

SMErobotics – Robots flexibles pour les PME, Halle A4 | Stand 13

Le Fraunhofer IPA coordonne l’initiative européenne « SMErobotics », qui présente à son stand huit systèmes robotiques issus de trois domaines d’application. Les expositions montrent comment des robots intelligents simplifient fortement l’automatisation des petites et moyennes productions et la collaboration homme-robot. Cela est rendu possible car les robots sont peu coûteux à installer et peuvent être programmés et utilisés intuitivement grâce à un logiciel innovant. De plus, une détection performante permet une adaptation rapide à de nouvelles variantes de produits et une gestion robuste des incertitudes et des matériaux en vrac. Plus d’informations sur : www.smerobotics.org.

LIAA – Collaboration homme-robot pour l’assemblage, Halle B4 | Stand 402

Dans le cadre du projet européen « LIAA », le Fraunhofer IPA a développé un poste de travail d’assemblage pour applications de montage, où ouvriers et robots peuvent travailler ensemble. Grâce à un nouvel outil logiciel, les mesures de sécurité nécessaires à la collaboration homme-robot, ainsi que leur impact sur la rentabilité du poste, peuvent être systématiquement déterminés. Cela permet de réaliser beaucoup plus rapidement des applications MRK. Plus d’informations sur : www.project-leanautomation.eu.

En planification et en coordination : ReApp – Accroître la productivité par l’utilisation de robots

Dans le cadre du projet « ReApp », des applications robotiques et un environnement de développement simple sont en cours de création sous la coordination du Fraunhofer IPA, afin de permettre une mise en service plus rapide et moins coûteuse des systèmes robotiques. La reconfiguration des cellules robotisées ou l’ajustement des paramètres de processus y sont également facilités, permettant aux entreprises, notamment aux PME, d’utiliser plus flexiblement les robots. Le projet est financé par le ministère fédéral de l’Économie et de l’Énergie. Plus d’informations sur : www.reapp-projekt.de.