Technologie de mesure de fabrication dans l'usine intelligente

Comme Fabricant de pompes Wilo Lors de la planification de son usine intelligente numérique et durable, l'assurance qualité s'est repositionnée stratégiquement : aujourd'hui, grâce à la technologie de mesure de la production fournie par Klostermann, elle agit de manière préventive, et les déchets de production sont tombés à zéro.

‍
À 30 m de long, il ne faut pas oublier Wilopark, siège du groupe Wilo à Dortmund : la centrale à hydrogène H2Powerplant, qui convertit l'électricité produite par le soleil, le vent et l'eau en hydrogène vert par électrolyse. 520 kg d'hydrogène peuvent être stockés grâce à la solution système que l'entreprise a installée comme usine pilote l'année dernière — et sert désormais également aux clients comme base pour des offres de réseaux d'alimentation en énergie autonomes, décentralisés et régénératifs. « La durabilité a toujours été prônée dans l'ensemble de l'entreprise. Pour nous, la durabilité et la gestion de la qualité relèvent de la responsabilité d'un seul département, car les deux ne fonctionnent que de manière holistique », explique Tim Schirmers, responsable de la qualité de l'usine de Dortmund chez Wilo. « Du côté des produits, cela commence par le développement et se poursuit tout au long de la production jusqu'au recyclage. En outre, les tolérances des différents composants sur l'ensemble de la chaîne de valeur, qu'il s'agisse de composants électroniques, de composants métalliques ou de composants en plastique, sont de plus en plus strictes, de sorte que les pompes et les systèmes de pompage atteignent en fin de compte une efficacité énergétique accrue. »

‍
Schirmers poursuit : « Il ne faisait donc aucun doute que nous voulions concentrer la gestion de la qualité et la technologie de mesure entièrement sur la durabilité et la numérisation lors de la planification de la nouvelle usine intelligente. La nouvelle usine nous a ouvert de toutes nouvelles opportunités : passer de la simple réaction à l'assurance qualité préventive à la gestion de la fiabilité. »

‍
La gestion de la qualité a donc été impliquée très tôt dans la planification de l'usine intelligente et a développé une nouvelle stratégie faisant appel à la numérisation : la technologie de mesure passe désormais également à la ligne. Les tolérances sont mesurées par les employés de production. Tous les appareils de mesure, tant dans la salle de mesure qu'en production, envoient leurs données à des serveurs centraux ou au cloud Wilo. L'objectif : cela permet de savoir clairement à un stade précoce lorsque les processus de production deviennent incontrôlables. Une fois cette stratégie mise en place, l'équipe de Schirmers a commencé à la mettre en œuvre : « Dans le passé, nous avons déjà travaillé en partenariat avec Klostermann ont travaillé ensemble et l'entreprise a pu remporter l'appel d'offres », explique Schirmers.

‍

Le fournisseur de services complets de technologie de mesure 3D basé à Remscheid a livré la première machine de mesure à Wilo il y a plus de 30 ans ; et récemment, il a même mis en service sa 1000e nouvelle machine à Wilo. « La proximité de Klostermann nous est très utile : lorsque nous avons besoin d'aide, que ce soit pour la mise en œuvre, la formation, la création de programmes, les réparations, les appareils de mesure ou même les tâches de mesure des salaires, les experts de Klostermann sont toujours disponibles rapidement. Ils aident même sur place en cas de pénurie imprévue de personnel. Ce package global rend la collaboration très efficace », déclare Schirmers. « En outre, Klostermann a développé une compréhension approfondie de nos exigences et de nos processus au fil des ans. »

‍
Il était important pour Schirmers d'intégrer étroitement la technologie de mesure de la Smart Factory à la technologie de mesure de la salle de mesure. Cela signifiait que les nouveaux appareils de mesure pour l'atelier devaient fonctionner sous WM Quartis, le logiciel de mesure de Wenzel. Parce que Wilo fait également confiance à Wenzel depuis longtemps dans la salle de mesure. Wilo a donc opté pour des machines à mesurer tridimensionnelles du fabricant de Wiesthal. Le choix s'est porté sur trois SF 55, conçus pour l'environnement de production directe. « Nous voulions également disposer de trois machines à mesurer tridimensionnelles Wenzel dans l'atelier afin de garantir la cohérence et donc la comparabilité des données », explique Schirmers. « Nous pouvons donc envoyer les données de la salle de mesure, c'est-à-dire les données de mesure et les programmes de mesure, aux machines immédiatement en production. La normalisation présente également l'avantage que l'ouvrier de fabrication peut passer à une autre machine à mesurer tridimensionnelle en un rien de temps alors que nous avons un pic. »

‍
Les systèmes de serrage flexibles de Witte ont été mis en œuvre comme appareils de mesure : « Maintenant, le travailleur insère un composant, sélectionne un programme de mesure en appuyant sur un bouton, et la machine fait ce qu'elle doit faire. Et nous recevons des données de mesure et de test de qualité constante », explique Schirmers.

‍
Klostermann a également donné une nouvelle impulsion à la technologie de mesure de fabrication de Wilo en intégrant le dispositif de test Equator de Renishaw dans le paysage des technologies de mesure : « Nous avions déjà acheté deux équateurs directement auprès de Renishaw pour les essais de pièces, mais nous ne savions pas vraiment comment exploiter leur potentiel », se souvient Schirmers. « Dans le cadre de la planification de l'usine intelligente, Klostermann nous a donné l'idée de faire fonctionner l'Equator avec WM Quartis au lieu d'utiliser le logiciel Renishaw. Cela signifie que nous avons également pu poursuivre la standardisation dans ce domaine. Pour nous, cela a pratiquement changé la donne, car nous pouvons désormais définir les points de mesure, c'est-à-dire les tolérances de forme et de position, depuis la salle de mesure, qui doivent être vérifiés avec l'équateur en ce qui concerne les IO/NIO. Pour ce faire, le travailleur prélève un échantillon fixe sur la ligne et le teste avec l'équateur ; cela ne prend que trois minutes. « Sur la base de ces avantages, Wilo a ensuite proposé trois autres Equator.

‍

Avant la mise en œuvre du nouveau concept de mesure, Klostermann a minutieusement testé la situation sur ses propres machines de mesure lors de quatre séries de tests dans ses locaux de Remscheid. Des questions telles que : Le concept peut-il être mis en œuvre ? Serons-nous également en mesure de réaliser une analyse du système de mesure (MSA) afin que les valeurs soient fiables et reproductibles ?

‍
Les cartes de contrôle stockées indiquent désormais aux travailleurs de l'usine intelligente si les tolérances des composants sont dépassées via l'interface du logiciel de mesure WM Quartis sur les machines de mesure tridimensionnelle de Wenzel et via les appareils de test Renishaw. Si aucune mesure n'est prise à temps pendant la production, l'équipe de Schirmers sera informée par e-mail via plusieurs cascades d'escalade intégrées. Schirmers : « En fonction des tendances, nous avons toujours une longueur d'avance et pouvons décider : une machine de fabrication doit-elle être corrigée ? Une maintenance doit-elle être effectuée ? Dans le passé, cependant, nous ne pouvions réagir que si les composants NIO existaient déjà. »

‍
Le flux numérique d'informations sur les résultats des mesures et des tests implique non seulement l'assurance qualité, mais également le responsable de la production et l'ingénierie, qui peuvent adapter la conception des composants en cas de problèmes fréquents. Des collègues d'autres usines Wilo, pour lesquels le site de Dortmund, en tant que fournisseur de services, a également accès aux données de qualité via le cloud.

‍
« Les tolérances se resserrent, les quantités augmentent. Aujourd'hui, le fait que nous soyons devenus plus rapides et plus efficaces en matière de technologie de mesure et de test en l'intégrant dans les processus de fabrication porte ses fruits », résume Schirmers. « Nous avons ainsi amélioré la qualité de nos produits, accru la stabilité des processus de production et réduit de 50 % les déchets que nous envoyons à notre centre de recyclage. Bien entendu, cela contribue à notre stratégie de développement durable, car grâce à une surveillance étroite des processus à l'aide de technologies de mesure, nous pouvons corriger les processus de production beaucoup plus rapidement, par exemple dans le traitement CNC ou le moulage par injection. Nos chiffres clés le prouvent : nous devons réduire nos déchets, recycler moins et améliorer la satisfaction de nos clients. »

‍
D'autres usines Wilo sont désormais également intéressées par le concept QM de la Smart Factory : des collègues de la nouvelle usine de haute technologie de Changzhou, en Chine, ont déjà fait part de leur intérêt pour la solution. Et au Wilopark de Dortmund, ils travaillent déjà sur l'utilisation de l'intelligence artificielle (IA) pour évaluer les résultats des mesures et des tests, avec l'aide d'étudiants de la TU Dortmund. Schirmers : « Les premiers tests étaient très prometteurs. »

‍

Texte : Sabine Koll/Publié dans Quality Engineering 04/2023

‍