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1 Chapitre 2 la Productique et l’intégration en production Ibtissam EL HASSANI

1 Chapitre 2 la Productique et l’intégration en production Ibtissam EL HASSANI 2 Plan du Chapitre 2 1. Automatisation des Systèmes de Production 1. Historique d’automatisation des lignes de production 2. Lignes de transfert/ Atelier flexible / Cellule flexible / MOCN 2. Pyramide CIM/ Pyramide productique 1. Niveau 0 – Field level: Capteurs – actionneurs 2. Niveau 1 – Control level : Machine 3. Niveau 2 – Supervisory level : Cellule 4. Niveau 3 – Planning level: Atelier 5. Niveau 4 – Management level: Usine 3. Paradigmes des SP DMS IMS FMS RMS EMS … 4. Composant des FMS 5. Industrie 4.0 1. Pyramide aplatie 2. Systèmes Cyber Physiques CPS 3. Digital Twin 3 Plan du Chapitre 2 1. Automatisation des Systèmes de Production 2. Pyramide CIM/ Pyramide productique 3. Paradigmes des SP 4. Composant des FMS 5. Industrie 4.0 4 Historique de l’automatisation • Années 60 • Automatiser des machines particulières ou des fonctions spécifiques. • non flexible – machines dédiées L’automatisation ponctuelle • MOCN – systèmes auto de manutention et de stockage ⇒ constituer les îlots d’automatisations. • La [CFAO] : association CAO - EFAO - FAO. • Les Cellules flexibles d’usinage Les îlots d’automatisation • Intégration des différents îlots en un tout cohérent. ⇒long effort en automatisation. • La Pyramide CIM La production intégrée • CPS Systèmes de production intégrées flexibles et intelligents. • Digital Twin • Pyramide aplatie • >> grâce à l’internet L’Industrie 4.0 ● La productique: mise en œuvre des moyens et techniques (informatique, automatique et mécanique) afin d’assurer, la rentabilité, la qualité la réactivité d’un système industriel. 5 Lignes de transfert/ Atelier flexible / Cellule flexible / MOCN ? Taille des séries Ligne de transfert Cellules flexibles Nombre de variantes Atelier flexible MOCN Conventionnelles Ligne de transfert (ou systèmes rigides) succession de postes automatiques où sont effectuées des taches élémentaires dans un ordre constant avec un système automatisé de transfert rigide (les pièces sont transporté pour tous les postes au même temps). Critères de choix 6 7 Cellule flexible Taille des séries Ligne de transfert Cellules flexibles Nombre de variantes Atelier flexible MOCN Conventionnelles Cellule flexible (petit atelier flexible) 1 à 4 machines de production à commande numérique, spécialisé dans une famille de pièces équipée des systèmes de manutention, de transport et de stockage automatiques et gérés par ordinateurs. usiner des pièces dont les formes et les dimensions sont semblables et en quantité plus importantes (utilise la technologie du groupe). 8 Cellule Flexible ENSAM Meknès 9 Atelier flexible Taille des séries Ligne de transfert Cellules flexibles Nombre de variantes Atelier flexible MOCN Conventionnelles Un atelier flexible est un regroupement de plusieurs MOCN, équipé des systèmes de manutention, de transport et de stockage automatiques et piloté par un ordinateur central. Les produits circulent dans un ordre variable. 10 11 MOCN/ Centre d’usinage Taille des séries Ligne de transfert Cellules flexibles Nombre de variantes Atelier flexible MOCN Conventionnelles Pour être flexibles, les MOCN sont en général doté d’une FAO intégré, d’outils de simulation des programmes, de changeurs automatiques d’outils. Les centres d’usinage permettant d'usiner des formes complexes sans démontage de la pièce. Ils sont palettisés avec montage d’usinage à demeure sur palette. 12 Le centre d’usinage horizontal propose souvent un changeur de palette appelé également palettiseur. L’avantage du palettiseur est de pouvoir préparer une palette sur le changeur de palettes pendant que le centre horizontal usine sur la première palette. 13 Plan du Chapitre 1. Automatisation des Systèmes de Production 2. Pyramide CIM/ Pyramide productique 3. Paradigmes des SP 4. Composant des FMS 5. Industrie 4.0 14 • Logiciel ERP : SAP, JD Edwards… N 4 : Usine • logiciel de pilotage MES: Wonderwer, FactoryCast;… N 3 : Atelier • Logiciel de supervision SCADA: WinCC (Siemens), Intouch… N 2 : Cellule • Automate - Commande… N 1 : Machine • capteurs – actionneurs N 0 : Les 5 niveaux de la pyramide CIM 15 16 Ecran de supervision CIROS 17 SCADA Supervision - Niveau 2 du CIM ●Représenter graphiquement les machines du système de production et visualiser leurs états (écrans de supervision). ●Communication avec les systèmes de contrôle commande (API, SNCC, ...), a travers de contrats d’interfaces standards ou propriétaires. ●Déporter et de centraliser le pilotage des machines (programmation des processus) ●Collecter les données, gestion de base de données temps réel (parfois propriétaire) 18 Ecran de supervision CIROS 19 Le concept MES Allocation de ressources - Machine Poste Opérateur - Tâches/Produits Etats du process Etats des ressources Aléas Traçabilité Quantité produite Ordre de fabrication ERP MES Atelier 20 Réseaux Locaux Industriels ● Un réseau local industriel est un réseau local utilisé dans une usine pour connecter diverses machines. ● Assurer la commande, la supervision, la conduite, la maintenance, et la gestion, de l’installation de production. Types de RLI ● Réseau de terrain: Connecte les capteurs et actionneurs aux automates, contrôleurs et régulateurs ● Réseau de cellule: Connecte les automates à un coordinateur SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). ● Réseau d’usine: Connecte les coordinateurs aux services tels que les bureaux d’études, de méthodes, la gestion, les approvisionnements. 21 Plan du Chapitre 1. Automatisation des Systèmes de Production 2. Pyramide CIM/ Pyramide productique 3. Paradigmes des SP 4. Composant des FMS 5. Industrie 4.0 22 Évolution des système de production ●Complexité des systèmes de production ○Processus d’ingénierie d’entreprise : Regroupe différents domaines ; l’ingénierie mécanique, l’ingénierie électrique et l’ingénierie du procédé de production. ●Challenges ○Paradigmes de conception des systèmes de production ○Systèmes flexibles, Reconfigurables Évolutifs … CPS 22 23 Paradigmes des SP DMS: Dedicated Manufacturing System IMS: Integrated Manufacturing System FMS: Flexible Manufacturing System RMS: Reconfigurable Manufacturing System EMS: Evolvable Manufacturing System … 24 Systèmes Manufacturiers Reconfigurables ●Ils ont été proposés par Yoram Koren et son équipe de l'Université de Michigan en 1995. ●Répondre aux changements fréquents de la demande en diversité et en volumes. ●Reconfigurables = Constitués de plusieurs modules. ●Font appel au concept Plug-and-produce, ●Permet aux différents modules d'un système d’être ajouté ou supprimé en réponse aux changements de la demande. Y. Koren et A. G. Ulsoy, «Reconfigurable manufacturing systems.,» Engineering Research Center for Reconfigurable Machining Systems. ERC/RMS report #1. Ann Arbor, 1997. 24 25 SMR : Système Interopérables ●Architecture matérielle et logicielle ouvertes ○ Intégration et Communication  ○ Disposer d’un ensemble d’interfaces mécaniques, informationnels et de commande ○ Standardisation des interfaces de connexion des modules. ●Système intégré interopérable ○ Communication entre un ERP, une CFAO, MES …et des Machines Cependant : Interfaces non normalisées ○ Ajouter une machine Reprogrammer le système en entier. 26 Plan du Chapitre 1. Automatisation des Systèmes de Production 2. Pyramide CIM/ Pyramide productique 3. Paradigmes des SP 4. Composant des FMS 5. Industrie 4.0 27 Entité élémentaire: La Machine ●Partie opérative ●Définir le produit à fabriquer et circuit de puissance ●Partie commande ●Définir les capteurs, les transmetteurs les actionneurs et les circuit de commande. ●Dialogue avec l’opérateur (pupitre) ●Communication avec les autres machines (interfaces). 28 La Commande Numérique d’une Machine ●Le contrôleur d’une machine NC présente 2 aspects : Automate ● Ensemble d’entrées – sorties pour commander les axes, parfois de manière coordonnée (interpolations). Calculateur ● permet d’écrire des programmes et d’effectuer des calculs complexes. IL Comporte : une mémoire RAM, un microprocesseur, un dispositif d’entrée sortie et des logiciels (software) langage de programmation, logiciel FAO. ● APT (Automatic Programmed Tools) MIT. ● C’est un dérivé du Fortran, il est indépendant de la plateforme. 29 SCADA Supervision Niveau 2 du CIM ●Représenter graphiquement les machines du système de production et visualiser leurs états (écrans de supervision). ●Communication avec les systèmes de contrôle commande (API, SNCC, ...), a travers de contrats d’interfaces standards ou propriétaires. ●Déporter et de centraliser le pilotage des machines (programmation des processus) ●Collecter les données, gestion de base de données temps réel (parfois propriétaire), 30 Les FMS (Flexible Manufacturing Systems) ●Moyens composant un FMS o Moyens de production : Transformer les produits intrants en extrants. o Moyens de stockage : Ensemble de casiers desservies par un dispositif de stockage et le déstockage du produit (ASRS automated storage and retrieval system) o Moyens de transport : Transport des matières dans l’atelier. (lignes de transfert – convoyeurs - chariots filoguidés - AGV... etc ) o Robots et les manipulateurs: Déplacer une pièce selon une série de mouvements. ( chargements et déchargements...etc ) o Logiciels de pilotage : Assurer la coordination entre les différents machines 31 32 SCADA Software CIROS Supervision DNC MES Software ICIM Manager Mill 55 CNC Mill 55 Robot Control Unit Ethernet Switch Transport System Storage System Assembly Robot Control Unit TCP/IP TCP/IP TCP/IP 33 Plan du Chapitre 1. Automatisation des Systèmes de Production 2. Pyramide CIM/ Pyramide productique 3. Paradigmes des SP 4. Composant des FMS 5. Industrie 4.0 34 Le concept d’Industrie 4.0 Quatrième révolution industrielle consiste à bâtir l’usine du futur. Tirera son intelligence d’internet et des NTIC • Produits intelligents • Internet des objets • Réalité augmentée • Cloud computing • Systèmes cyber-physiques 35 Vidéo Industrie 4.0 36 Industrie 4.0 ● Ces dernières années Avancées technologiques. ○ Nos téléphones : uploads/Industriel/ systemes-de-production-chap2.pdf