Comment numériser et connecter les machines existantes de façon rapide et facile ?

Comment obtenir des indicateurs de performance importants pour optimiser la disponibilité d’un système et la qualité du processus sans intervenir sur l’automatisation existante ? Un projet réalisé dans notre usine de Hombourg démontre à quel point il peut être aisé et rapide de réunir des données pour les applications de l’Industrie 4.0 et de les transférer vers des systèmes de niveau supérieur.

Rendre les machines existantes transparentes

Les machines non connectées sont comme des boîtes opaques. Nous en connaissons les entrées et les sorties, mais nous ne savons rien des processus qui se déroulent à l’intérieur.

Cependant, rendre ces machines – présentes par millions rien qu’en Allemagne – transparentes et poser les fondations de l’Industrie 4.0 ne signifie pas forcément intervenir sur l’automatisation existante. L’usine Bosch Rexroth de Hombourg en a fait la démonstration.

usine connectée

Un exemple tiré de la production

Les produits de Hombourg, dans la Sarre, incluent les vannes destinées à l’hydraulique de travail des machines mobiles telles que les tracteurs. Une fois que les centres d’usinage ont créé des voies et des orifices de haute précision dans les ébauches moulées, ces dernières sont nettoyées. Entièrement assemblées, les vannes sont synchronisées manuellement avec l’électronique et testées au banc d’essai pour vérifier l’absence de fuite. Malgré le nettoyage, des particules métalliques, des copeaux ou des résidus d’eau peuvent se mélanger à l’huile hydraulique et endommager par la suite les bancs d’essai ou les échantillons. Comment éloigner la menace d’un arrêt de l’usine à cause de l’huile hydraulique contaminée ?

connectivité

De la maintenance planifiée…

Il était urgent d’agir, car à long terme, les arrêts de l’usine dus à la contamination de l’huile hydraulique représentaient près de 25 % du coût des défaillances en moyenne. Jusque-là, la stratégie était la maintenance planifiée. Le matériau filtrant était remplacé à intervalles fixes, indépendamment du niveau de contamination, et ce processus était documenté à la main. Ce type de maintenance planifiée est efficace, mais coûte cher. Quelle est l’alternative ?

… à la maintenance conditionnelle

En collaboration avec une équipe de spécialistes venant tout le groupe Bosch, Bosch Rexroth a raccordé un banc d’essai vieux de dix ans à la passerelle d’IoT de Rexroth et s’est servi d’une panoplie d’outils informatiques de Bosch pour installer un système complet de suivi de l’état, afin de surveiller en continu l’état des filtres et la qualité de l’huile. En cas d’irrégularités, la maintenance est lancée automatiquement à l’aide d’un système intégré de tickets.

La passerelle d’IoT recueille les données des capteurs

L’élément essentiel à la collecte et au transfert des données est la passerelle d’IoT, IoT Gateway, développée par Bosch Rexroth, qui recueille des données, notamment la différence de pression entre l’amont et l’aval du filtre, auprès de capteurs installés en rattrapage pour donner un idée du niveau de contamination de la cartouche filtrante. D’autres capteurs détectent le diamètre et le nombre des particules, surveillent la température et enregistrent la teneur en eau dissoute de l’huile hydraulique.

IoT gateway

Prêt à l’emploi : connecté en quatre heures seulement

La méthode classique de modernisation du banc d’essai – incluant la connexion des capteurs, les interfaces et la programmation classique des automates industriels programmables (API) – aurait demandé une semaine à l’équipe de spécialistes. La mise en œuvre simplifiée à l’aide d’IoT Gateway a réduit ce délai à une demi-journée. Le logiciel de configuration sur Internet ne nécessite aucune connaissance en programmation. Il suffit de saisir quelques paramètres et de faire quelques vérifications. Finalement, le travail d’ingénierie requis pour la modernisation du banc d’essai a été réduit de 90 %.

IoT Gateway et Production Performance Manager (PPM)

Le matériel d’IoT Gateway s’appuie sur un contrôleur XM21 de Bosch Rexroth destiné aux applications industrielles. Ce matériel, dont la fiabilité et la durabilité sont certifiés, est un système ouvert qui prend en charge un grand nombre de capteurs et de sources de données de divers fabricants, tels que des capteurs analogiques et numériques, des contrôleurs externes ou des sources de données basées sur l’OPC UA. À Hombourg, IoT Gateway envoie les données des capteurs, collectées et traduites en interne, à un serveur sur lequel est installé Production Performance Manager (PPM), le système d’information et d’analyse de la production de Bosch Software Innovations. Ce système obtient presque en temps réel les données de la production et des machines auprès du banc d’essai connecté ; il fusionne les informations en une seule visualisation et transmet les événements spécifiés à des personnes prédéfinies.

Un package évolutif : IoT Gateway et PPM

Une fois que Production Performance Manager est installé, un certain nombre de passerelles d’IoT peuvent y être raccordées. IoT Gateway et PPM sont également disponibles en tant que package complet auprès de Bosch Rexroth. À Hombourg, le service de la maintenance utilise ce progiciel pour intervenir avant que les conditions d’une défaillance critique ne s’installent.

Commande automatique de pièces détachées

Le service de la maintenance utilise également le logiciel Production Rules Configurator (PRC) de Bosch, qui se fonde sur des règles graphiquement modélisées pour surveiller la conformité avec les paramètres spécifiés. Les utilisateurs ont la possibilité d’indiquer à quel moment une intervention de maintenance, le remplacement d’un filtre ou de l’huile est nécessaire, sans connaissance informatique ni maîtrise de la programmation. Un système d’aide à la maintenance a également été mis en place, sous la forme d’une liaison entre les modules logiciels de la machine connectée et le système ERP de l’usine. Ce système planifie numériquement la commande de matériau filtrant et de pièces de rechange.

Améliorations importantes du TRS

Au cours des premiers mois, le projet a entraîné des améliorations importantes. Sur le plan de la qualité du processus, le banc d’essai équipé en rattrapage fournit maintenant des données documentées sur la pureté de l’huile, qui auraient été, avec le système précédent, analysées selon un processus manuel complexe. La surveillance de l’état basée sur des règles et la maintenance prédictive réduisent la durée d’indisponibilité et augmentent de 5 % le taux de rendement synthétique (TRS) du banc d’essai pilote. Le coût des pannes a chuté de 25 %. Le retour sur investissement calculé est inférieur à un an et demi, principalement grâce à l’optimisation du TRS par la réduction des arrêts non programmés des machines.

 

Pour aller plus loin  :

IoT Gateway, la passerelle vers l’industrie futur

L’usine du futur : du concept à la réalité

La production interconnectée dans les usines du futur

 


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