Dans un contexte d’évolution technologique rapide, il est essentiel de comprendre la place de la solution MES dans l’industrie 4.0. Cet article vous explique pourquoi le MES joue un rôle central pour avancer vers l’industrie du futur.
Le MES : colonne vertébrale de l’usine du futur
Personnellement, je ne pense pas que l’axe de regard doit être technologique, même à l’ère de l’industrie 4.0.
L’industriel reste pragmatique, il regarde d’abord son besoin, comment résoudre ses problèmes.
L’axe de regard doit rester sur le cas d’usage : et si une nouvelle technologie est capable de mieux répondre à un besoin, alors elle pourra se développer dans les usines.
Ces nouvelles technologies associées à l’usine du futur ont toutes un point commun : elles sont connectées.
Que l’on parle objet connecté (IoT) ou d’intelligence artificielle, il y a toujours la nécessité de communication : leur transmettre de la donnée et recevoir la leur.
À mes yeux, le terme le plus important dans l’industrie 4.0 est celui de la « continuité numérique ».
C’est-à-dire la circulation de la donnée entre les systèmes informatiques et les équipements qui produisent, ou qui aident à produire.
Le MES a rôle central dans cette continuité numérique, il permet d’acheminer des données issues de la conception / planification vers les équipements / personnes qui vont exécuter les opérations de fabrication.
Par exemple, pour afficher le plan de câblage en réalité augmenté sur le poste de travail de l’opérateur.
Autre exemple, pour transmettre à la machine le programme d’usinage qui correspond à la bonne version de la pièce à fabriquer.
Pour un même process de fabrication, différentes technologies peuvent être utilisées au cours des opérations, le MES est le coordinateur, il diffuse les données nécessaires à chaque étape, pour chaque équipement.
On peut dire qu’il est la « colonne vertébrale » de l’usine du futur.
Cas d’usage industrie 4.0 : MES & RTLS
Le RTLS (Real Time Location System) est une solution de géolocalisation indoor, c’est le Google Maps à l’intérieur de l’usine.
On comprend assez facilement à quoi ça sert : à localiser des objets dans des zones de fabrication et de stockage.
Habituellement, ces technologies reposent sur un tag posé sur l’objet, qui communique (bluetooth, ultra-wideband…) à des antennes fixées dans le bâtiment.
Ces antennes communiquent (réseau local, LoRa, 4G…) ensuite à un serveur qui calcule la position de l’objet (du tag) en fonction des données fournies par les antennes.
Ces technologies sont très intéressantes, mais elles peuvent représenter un coût significatif en fonction du nombre d’objets et de la précision de localisation souhaitée.
Une solution RTLS sera donc choisie, si elle répond mieux au besoin par rapport aux solutions plus traditionnelles (scan code barre, RFID…).
Sur ce schéma, j’ai représenté 2 cas d’usage de localisation : les encours de production et les outillages.
- Localiser les encours de production
Pour certains industriels, le volume d’encours peut être très conséquent avec des temps d’attente importants entre les opérations de fabrication.
Par exemple : pour des raisons d’analyse en cours ou d’attente de décision (interne ou client).
Le besoin est alors de retrouver facilement un encours de production au sein des zones de stockage.
Avec une population assez large susceptible de rechercher et déplacer cet encours : opérateur de fabrication, technicien qualité, méthodiste, contrôleur externe…
Ici, la solution RTLS peut présenter une réelle valeur ajoutée, car il y a un besoin d’aide à la recherche.
Aussi parce qu’on s’adresse à une population large, où il est difficile que chaque personne fasse une déclaration manuelle quand elle déplace l’encours.
Le rôle du MES est essentiel, il permet identifier l’encours de fabrication.
Lors de la 1ère opération, il réalise l’association entre l’ordre de fabrication et le tag utilisé.
Ensuite, sur les opérations suivantes, il reconnaît automatiquement l’encours et contrôle qu’il est bien associé à opération à exécuter.
- Localiser les outillages
Sur la même approche, la solution RTLS est intéressante sur un usage d’aide à la recherche.
Surtout si le volume d’outillage est important, avec une population large d’utilisateurs : opérateurs de fabrication, techniciens de métrologie, techniciens de maintenance…
De plus, l’analyse de l’historique des déplacements peut apporter des informations intéressantes sur le taux d’utilisation de l’outillage.
Ce « jumeau numérique » permet d’avoir des nouveaux axes d’analyse pour optimiser ce parc d’équipement.
Le rôle du MES est alors de faire le lien entre l’opération de fabrication et les outillages à utiliser (définis dans la gamme opératoire).
Il va guider l’opérateur en lui indiquant où chercher ses outillages en fonction de la proximité et de l’état de disponibilité.
Cas d’usage industrie 4.0 : MES & AR
La technologie de réalité augmentée présente un effet waouh indéniable, néanmoins tous les industriels n’ont pas forcément des cas d’usage où elle apporte une réelle valeur ajoutée.
L’exemple d’une opération de câblage complexe dans l’industrie aéronautique est intéressant.
On comprend, dans ce cas, que la technologie AR apporte une aide significativement meilleure qu’un mode opératoire papier. Pour l’opérateur qui réalise le câblage et pour le contrôleur qui valide la bonne exécution de l’opération.
Le support de réalité augmentée peut être adapté au besoin : des lunettes, une tablette ou simplement un projecteur (réalité projetée).
Le choix de cette technologie peut également être fait pour améliorer la flexibilité de l’atelier de fabrication : pour aider l’opérateur face à une augmentation de la variété des produits à fabriquer.
Dans ce contexte, l’opérateur ne peut plus fonctionner par habitude, la solution AR l’accompagne sur ses taches et lui permet d’enchaîner rapidement des opérations différentes.
Le rôle du MES est d’assurer la continuité numérique : de transmettre les bonnes données à l’outil AR en fonction de la version du produit fabriqué, de l’opération et du poste de travail.
Cette technologie demande un système d’information industriel adapté pour pouvoir être bien exploitée.
Cas d’usage industrie 4.0 : MES & Cobot
Un cobot, ou robot collaboratif, est un robot qui travaille avec l’opérateur dans un espace partagé, à proximité l’un de l’autre.
À la différence avec le robot industriel traditionnel, qui est isolé du contact humain pour des raisons de sécurité.
De plus, le Cobot est souvent mobile, il peut être déplacé pour travailler sur plusieurs lignes/machines de fabrication.
Cette technologie est très intéressante, car elle permet de remplacer l’opérateur sur des tâches répétitives sans valeur ajoutée et génératrice de TMS (troubles musculo–squelettiques).
Avec un ROI basé sur la réduction du coût main d’œuvre de production.
L’usage peut même aller jusqu’à faire tourner des moyens de production en autonomie (ex : machine d’usinage alimentée en automatique pendant la nuit).
Fondamentalement, il n’est pas obligatoire de connecter le Cobot.
On comprend bien que la première installation d’un Cobot se fait de façon pragmatique, l’objectif est de tester la faisabilité sur une approche de POC.
Sur un petit nombre de produits, avec uniquement quelques programmes stockés localement sur le Cobot et lancés manuellement par l’opérateur.
Cette approche peut suffire pour atteindre un ROI, c’est une technologie 4.0 accessible pour les PME industrielles !
Le besoin de connectivité va apparaître quand le parc de Cobots s’agrandit, et/ou quand les produits manipulés deviennent importants.
Il est alors difficile de gérer tous les programmes en fonction des produits, des localisations et des Cobots.
Avec le risque de pas lancer le bon programme, ce qui peut engendrer des rebuts en raison d’une mauvaise manipulation du produit, et même la dégradation matérielle du Cobot.
Le MES va permettre de sécuriser le lancement du bon programme grâce à sa connaissance du contexte de production (produit concerné + ligne et Cobot utilisés).
Aussi, avoir un Cobot connecté permet de pouvoir exploiter ses données.
Le Cobot peut servir à compter la quantité produite (nombre de cycles), à mesurer des durées (fonctionnement, arrêts…) et à qualifier des évènements d’arrêts.
Le Cobot peut être une solution pragmatique pour « connecter » une ligne/machine assez ancienne et difficilement connectable directement.
De plus, si le Cobot fonctionne en autonomie (sans opérateur à proximité), il est très pratique qu’il puisse transmettre des alertes en cas de problème (SMS, notification sur écran de supervision…).
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J’ai souhaité retranscrire mon expérience en projet MES : faire ressortir les éléments qui contribuent à la réussite du projet.