La plate-forme de collaboration entre bureau d études et bureau des méthodes

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1 TEAMCENTER MANUFACTURING : La plate-forme de collaboration entre bureau d études et bureau des méthodes Comment optimiser votre système de production Simplement en modélisant les différentes étapes, la gestion de la nomenclature d assemblage, l optimisation des gammes, la validation des données du process, la génération de la documentation technique Jusqu à l intégration d intégration du MES (Manufacturing Execution System) et des ERP (Enterprise Resource Planning). Au sein de l entreprise, les informations se propagent de secteur en secteur, sans la moindre dégradation. En transversale de ce modèle, se positionnent la gestion du changement et les processus d amélioration continue. Si nous schématisons ce modèle, la première couche du modèle correspond à la gestion de la nomenclature d assemblage : la moindre évolution de la nomenclature du produit se répercute dans la nomenclature du process. Cela se passe au cours de la phase de réconciliation entre la nomenclature industrielle ou ebom (engineering Bill of Materials) définie par l ingénieur de conception en charge de l évolution du produit, et la nomenclature d assemblage ou mbom (manufacturing Bill of Materials) prise en charge par le bureau des méthodes avec l assistance du système de gestion du cycle de vie des nomenclatures. «Teamcenter Manufacturing œuvre effectivement dans un environnement de nomenclatures», admet Serge Scotto, consultant Manufacturing, «le spécialiste du process considère les pièces conçues au bureau d études et en assure la restructuration sous la forme d un processus de fabrication en s appuyant sur le mbom, et sur la capacité de récupération des données 3D». Au fur et à mesure de la vie du projet, il convient de déceler les décalages susceptibles d apparaître entre deux nomenclatures successives : Teamcenter Manufacturing offre à cet effet des outils adaptés pour remédier aux différences éventuelles entre nomenclatures amont et aval. «Bref, un lien fort existe entre le produit et la gamme de fabrication ou d assemblage, poursuit Serge Scotto. Teamcenter a la capacité de réaliser une analyse d impact afin de déterminer exactement à tout moment la gamme de fabrication de tout produit. Et lorsque ce produit évolue au bureau d études, sa gamme s en trouve impactée au travers du lien qui existe entre eux». PLM Software

2 Création et gestion des données du process dans Teamcenter Manufacturing Sur la seconde couche de notre modèle de système de production, apparaît la ligne de produits Tecnomatix : celle-ci regroupe l ensemble des solutions informatiques pour la production : création de séquences d assemblage, gestion des données des processus, optimisation de la robotique, utilisation optimale des matériaux. La productivité du planning est assurée par la fonction Process Simulate, qui permet de gérer la distribution des données aux différents acteurs intervenant sur le produit et sur les méthodes, avec la capacité de réutiliser au maximum les informations d industrialisation dans les nouveaux projets «Nous avons aussi la capacité de maîtriser la complexité, d automatiser les tâches de planification, de connecter les phases de planification et de production», précise Serge Scotto. Quant aux responsables de production, ils ont juste besoin d outils de productivité, afin de s assurer de la fabricabilité du produit qui vient d être conçu au bureau d études Des outils numériques permettant de programmer les moyens de production, mettre en route les lignes de fabrication, optimiser les processus manuels en faisant usage d un mannequin numérique en vue de simuler les assemblages et analyser les postures, optimiser les moyens et leur implantation, détecter les goulets d étranglement, optimiser les flux de matières. Les solutions intégrées au sein de Tecnomatix permettent d adresser différents métiers avec des outils qui leur sont dédiés spécifiquement : la transformation de pièces (usinage, forgeage ), l assemblage, la robotique, la qualité Chacun de ces métiers donne lieu à une série d activités supportées par la plate-forme Teamcenter Manufacturing. Ainsi en est-il pour l assemblage : la plate-forme dispose d outils dédiés à la conception du process, à sa validation et à son optimisation, à la simulation de l ergonomie du process, à la création des instructions de travail et à l équilibrage du système. Autant d outils qui permettent de séquencer les opérations, de visualiser différentes méthodes (PERT, GANTT), d implanter des moyens, de simuler les différentes étapes du process, d éditer des fiches d instruction et des rapports, de lancer des analyses particulières au moyen de logiciels Microsoft (Excel), de confectionner des catalogues d outils, de mettre en œuvre la visualisation 3D intégrée, de contrôler les liaisons entre différentes nomenclatures, enfin d assurer la gestion des temps. Pour la robotique et l automatisation de la production, des outils sont dédiés au développement du process, à son analyse et à sa mise en route. Tecnomatix propose à cet effet des outils d automatisation et de productivité dans un environnement collaboratif 3D, ainsi que d autres outils permettant la simulation événementielle, la programmation hors ligne et la mise en route virtuelle. Parmi ces outils, le logiciel Robcad fait référence dans l industrie automobile : progiciel de simulation de cellule de production, Robcad permet de développer, simuler, optimiser, valider et programmer hors ligne des processus robotisés multisupports et de fabrication automatisée, tout en restant dans le contexte de la configuration du produit et des données de ressources. Quant au progiciel Process Simulate dédié au même domaine, il intervient sur un domaine plus vaste, jusqu à la mise en route des process automatisés En fait, il concerne tout à la fois les mécaniciens, les roboticiens et les automaticiens. L implantation optimisée des moyens lors de la conception et l optimisation d usine est prise en charge par une solution adaptée : il y est fait appel à une source unique de connaissance sur l usine, à des moyens de

3 conception et de visualisation en 3D de l usine virtuelle, à l analyse de sa logistique industrielle, à des outils permettant de mettre en évidence les écarts avec les prévisions avec, encore et toujours, la capacité de prendre des décisions basées sur la simulation des flux de pièces. La gestion de production est quant à elle une solution établissant la liaison entre l outil amont de conception des processus de Teamcenter Manufacturing, et l ERP et le MES en aval. Une solution capable d exécuter les processus liés à la production tout en donnant accès en temps réel aux données relatives au cycle de vie. Elle est en mesure d éditer des rapports sur l état de la production, générer les instructions techniques, saisir les données asbuilt (le produit tel que fabriqué), assurer l interopérabilité entre Teamcenter Manufacturing et SIMATIC IT (le MES de Siemens), ainsi que sa connexion avec les ERP du marché. Sans oublier la gestion de la qualité avec une solution à même de générer les programmes de contrôle (basés sur les données de CAO) destinés aux MOCN (Machines Outils à Commande Numérique) et aux MMT (Machines à Mesurer Tridimensionnelles), mais aussi à même de partager les données sur la qualité avec tous les métiers de l entreprise. Tous ces métiers sont fédérés par un modèle unique de données intégrant la totalité du cycle de vie du produit et du process. Ce modèle de données est proposé dans la fonction Manufacturing Process Management bâtie sur les fondations de Teamcenter. Manufacturing Process Management Ses utilisateurs estiment que Teamcenter est très structurant : ils doivent suivre impérativement les principales étapes du développement de leurs produits, et valider leurs données au fur et à mesure. Ils ont ainsi pu réduire fortement les temps passés au développement : à titre indicatif, pour un projet, le temps moyen de développement d un outillage comportant 200 à 300 pièces a été ramené de 5 semaines initialement, à 3 semaines à l issue d un processus d innovation nécessitant le développement de la plupart des outils. Manufacturing Process Management permet en outre de transférer des pièces entre usines. C est aussi une imposante base de données structurées, classifiées, validées : Teamcenter constitue la mémoire technique de l entreprise. La planification et l optimisation du process Les multiples données du process sont réparties entre différentes bases de données. La connaissance se trouve ainsi distribuée tant dans le système d information que dans la tête des experts : elle est dès lors difficilement reproductible. Il s avère d autre part que les modifications apportées au produit ne se propagent pas nécessairement tout au long du système d information Il est dès lors possible de trouver des plans, des documents qui ne sont pas à jour, ce qui naturellement engendre des pertes de qualité. En outre, les processus ne sont pas toujours réutilisés selon des méthodes établies et éprouvées : «d un projet à l autre, on réinvente bien souvent la roue», estime Serge Scotto : «on met ainsi au point une solution qui est déjà existante au sein de l entreprise. Bref, on ne parvient pas à cristalliser la capitalisation des informations». D où l impérieuse nécessité de mettre en place un modèle unique de données, en l occurrence une nomenclature du process composée des différentes opérations en rapport avec le produit. Pour Serge Scotto, «ce modèle autorise la mise en œuvre des analyses d impact. Telle pièce a changé? Où est-elle assemblée dans l usine? Question qui trouve facilement sa réponse dès lors que l on a mis en place le modèle de données». À partir du moment où a été élaborée une nomenclature dans laquelle on retrouve l ensemble des éléments constitutifs (pièces, outillages, matériels, endroit de l usine où les opérations se déroulent ), il est alors aisé de lancer des calculs de coût, des calculs de temps qui paraissaient difficiles à envisager auparavant. La nomenclature donne accès plus simplement à de multiples informations. Ainsi dans Process Structure/ Consumed Parts, il est possible de rapatrier les pièces consommées au cours d une opération et de les associer à une zone de l usine, car l usine est, elle aussi, considérée comme une nomenclature En l occurrence, une nomenclature de moyens.

4 Puis, grâce à la fonction Process/Structure/Tools and Tooling, apparaissent les outils utilisés pour chaque opération : il est fait usage à cet effet d un catalogue donnant la possibilité, au travers d une interrogation multicritères, de trouver le bon outil pour le bon usage. Voilà donc comment l on se retrouve en présence d un bureau des méthodes qui, au départ, travaillait beaucoup avec des informations imprimées sur le papier, mais qui rencontrait autrefois mille difficultés pour gérer le changement. Il y avait un frein à l innovation. Les bases de données du savoir étaient réparties un peu partout, sans qu il y ait une véritable liaison entre elles. Grâce à Teamcenter Manufacturing, on passe désormais du processus papier à un processus purement numérique avec : Un référentiel unique de données de process. Une séquence opératoire susceptible d être définie avec la configuration explicite des produits (y compris les variantes de ces produits et des process). La nécessité de mener à bien tout ce qui est nécessaire pour mener à bien la production : les opérations, les ressources, les outils, les séquences, le temps, les matières premières. Teamcenter Manufacturing autorise en outre la mise sous contrôle de la vie de l ensemble des objets (articles...). La plate-forme intégrée de planification de la production (Tecnomatix) est quant à elle la source unique de connaissances sur les produits et les process. Elle fournit les moyens de valider les données et de créer la documentation, tout en améliorant la productivité et en réduisant de 30 à 40 % le temps de design du process. Il est désormais possible de capturer le savoir-faire et de le stocker dans Teamcenter, puis de rechercher les Best Practices d ores et déjà validés afin de pouvoir les réutiliser. Amélioration de la productivité Réutilisation Standardisation des séquences opérateurs Là encore des profits non négligeables peuvent être tirés de cette informatisation qui autorise la prise en compte de la complexité des assemblages. «Il faut s y préparer et disposer d outils servant à la gestion du changement, ainsi que d outils de simulation en vue de la validation des solutions choisies pour maîtriser la complexité Autant dire des outils qui permettent d améliorer la productivité des plans, de rehausser la qualité et surtout de fabriquer le bon produit du premier coup», développe Serge Scotto. La gestion des temps est elle-même possible : c est la variable la plus importante prise en charge par Teamcenter Manufacturing. Il est possible d effectuer une analyse détaillée du temps, de répartir les opérations entre les activités, tout en indiquant le temps et la fréquence par activité, d établir la distinction entre les tâches à valeur ajoutée et celles sans valeur ajoutée, de personnaliser certaines activités, et d effectuer des calculs à tous les niveaux du processus. Les bénéfices sont multiples : possibilité d une analyse temporelle des opérations, vérification des temps de processus qui doivent être adaptés aux objectifs, minimalisation des tâches sans valeur ajoutée. Validation du process Sur cette couche fonctionnelle, on valide le process pour maîtriser la qualité, et l on simule le process afin de découvrir : Les pertes de qualité dans le process et les nonconformités apparaissant au sein de l atelier Des pertes qui impactent directement la qualité des produits. Les étapes qui ne sont pas validées, compte tenu de changements récents de l ingénierie. Les temps excessifs de reprises. Il est clair que la validation dès les phases amont, des concepts adoptés pour la conception est source de réduction d erreurs et de rebuts.

5 Ces éléments impliquent deux produits de la gamme Siemens PLM Software : Les Process Simulate on Teamcenter : plate-forme multiutilisateurs de simulation 3D branchée sur Teamcenter. Elle possède des modules permettant de tester la validation de la gamme d assemblage, tester aussi la validation des mouvements humains, tester les opérations confiées à la robotique avec les fonctions de Tecnomatix. Grâce à celles-ci, il est possible de planifier et de simuler de façon réaliste les processus discrets et continus, de réaliser la programmation off-line des mouvements et des signaux transmis au contrôleur Autant de fonctions qui sont sources de gains de temps lors de la planification, d amélioration de la qualité dès la mise en route du robot par le téléchargement de programmes précis, de prévention des erreurs au travers de simulations réalistes de scénarios d atelier. Tecnomatix Plant Design and Optimization. Voici une solution qui offre un ensemble d objets intelligents autorisant l agencement efficace et rapide des usines. L utilisation de la technologie 3D accroît la capacité à découvrir les problèmes de conception durant le processus de planification et non en aval, au moment de la mise en place des moyens sur le terrain de l atelier. Les flux de matériaux, la manutention, la logistique et la maind œuvre indirecte peuvent être optimisés via une analyse des flux des matières et la simulation des événements. Ces techniques d optimisation des ressources conduisent à analyser des éléments tels que les informations d acheminement des pièces, ou encore les fonctionnalités d équipements d agencement de l usine. Il est de même possible d examiner les besoins de stockage des matériaux et les informations sur le conditionnement des pièces, mais aussi de gérer l environnement d agencement de l usine avec des ressources normalisées dans un environnement de données partagées. Dès lors qu elles sont toutes réunies, ces fonctions favorisent la précision et le rendement des planifications, apportant ainsi leur aide à la réduction des investissements en capital et à l optimisation de l efficacité en production. L outil Plant Simulation proposé par Tecnomatix est quant à lui, un progiciel de simulation d événements discrets qui apporte son aide à la création des modèles numériques de systèmes logistiques. Objectif : pouvoir explorer les fondements caractéristiques de ces systèmes, optimiser leurs performances en faisant usage le cas échéant d un mannequin numérique permettant de simuler les opérations manuelles. Il est alors possible de vérifier l acceptation par l humain des opérations simulées. En respect des postures, le système calcule en temps réel leurs capacités ergonomiques. En finale, Plant Simulation autorise la modélisation des environnements de production les plus complexes, et permet de réduire les stocks, ainsi que le «throughput» c est-à-dire le débit de l usine. Plant Simulation a aussi la capacité de générer la documentation ergonomique. Les fiches d instructions Le challenge de la liaison avec l atelier se trouve dans la propagation du changement : les documents présents dans l atelier ne sont pas forcément représentatifs de ce qui a été conçu au bureau d études. Problème d obsolescence des documents Problème résultant du fait que les dernières modifications apportées au bureau d études n apparaissent pas encore Problème encore dus à ces documents textuels créés manuellement et non via l informatique «La propagation du changement requiert beaucoup de temps», note Serge Scotto. «D autre part, les documents sont encore assez pauvres, et largement basés sur du texte». D où les problèmes de qualité observés lors de l exécution. Il faut accepter nécessairement beaucoup de travail pour modifier un document L introduction de nouveaux produits implique en outre un effort important pour absorber les évolutions. Comment améliorer cette situation si ce n est en améliorant encore plus loin l information graphique 3D dans les documentations et les fiches d instruction, avec l intégration du format JT pour transporter les informations 3D sur l ensemble des progiciels de Siemens PLM Software. Serge Scotto : «il faut aussi que ces fiches d instruction soient complètement intégrées au modèle de données, de façon à ce qu elles soient liées le plus possible à l amont, et pouvoir les mettre à jour le plus simplement possible. Nos derniers documents ont été

6 Grâce à Teamcenter 9 de Siemens PLM Software : De meilleures décisions pour des produits de meilleure qualité réalisés au format PDF qui permet de visualiser facilement les documentations». Il est également impératif de pouvoir réutiliser au maximum ces documents et ne pas nécessairement avoir à les recréer ex-nihilo. Pour ce faire, il suffit de s appuyer sur la nomenclature où toute l information est présente, puis de générer à l aide des différentes fonctions disponibles, des documents d atelier intégrant des images et des graphiques 3D, ainsi que différentes informations liées aux articles Objectif : réduire (jusqu à 50 %) le temps de génération de chacun de ces documents, et le temps de leur mise à jour. Simultanément, la qualité est améliorée, tout comme la précision des documents, et l associativité entre le contenu et le process. Comment publier ensuite les documents ainsi générés? «On peut imaginer de les rendre disponibles dans l atelier au travers d un système informatique sans papier», répond Serge Scotto, «ou encore d avoir recours à la procédure classique d impression de ces documents sous la forme d un journal appelé à être distribué sur chaque poste ou affiché sur les tableaux de management visuel». Concrètement, un serveur Web va chercher les informations directement dans la base de données de Teamcenter afin d afficher les éléments accrochés aux différents articles. A chaque étape de montage de chaque article, est accrochée une somme d informations multimédias (des images, des films ). Toutes ces informations sont gérables et mises à jour par Teamcenter Manufacturing. Ainsi, dans le cas d une mise à jour résultant d un changement de pièces, il suffit juste d établir la liste des pièces qui ont changé dans la nomenclature. On réalise ensuite un calcul d impact de ce changement (le coût correspondant), puis on lance la recherche de snapshots, c est-à-dire des points de vue ou encore des images dans lesquelles ces pièces apparaissent. Ces points de vue serviront ensuite, lors de la réalisation de la documentation et la génération du fichier PDF. Intégration MES/ERP Dès lors que le produit et le process ont été conçus, il y a lieu de transmettre les informations correspondantes à l ultime étape de la production. À cet effet, il convient de passer à la phase d intégration en déversant toutes ces informations dans d autres systèmes : le MES (Manufacturing Exécution System) tel que SIMATIC IT, et l ERP (Enterprise Resource Planning, autrement dit le progiciel de gestion intégré ou PGI). Teamcenter Manufacturing prône les atouts de l architecture ouverte afin de répondre aux spécificités informatiques de chaque entreprise : le PLM va être amené à se connecter tant en amont, à différents progiciels de CAO, qu en aval aux différents systèmes de MES et autres ERP du marché. «Le PLM va envoyer pour exécution des mbom, mais aussi des opérations (autrement dit, des routines ). Il va aussi adresser au MES des packages d exécution susceptibles de contenir de la documentation», détaille Serge Scotto, «de son côté, l ERP dialogue avec le MES et lui envoie des demandes de travaux. De plus, un dialogue s instaure entre PLM et MES pour réaliser la réconciliation du produit tel que construit (as-built) et du même produit tel que planifié (asplaned)». Autant dire Voici que s ouvrent de multiples possibilités standards de connexion! Enfin, dernier volet du dossier : La mise en route virtuelle ( virtual commissionning ) des robots et autres automatismes, véritables chefs d orchestre des équipements automatisés. La mise en route correspond en fait à la réception de ces équipements automatisés. Lors de cette étape, il y a lieu de renseigner un questionnaire qui s avère très long à remplir. Il est d usage dans cette phase de virtual commissionning, que Process Simulate est associé aux automates programmables réels en charge de l automatisation de l îlot de production dont on veut assurer la réception. Process Simulate sait en effet mettre en présence des machines, des automates, et des hommes, donc l ensemble de toutes les ressources de production Une boîte virtuelle simulant la boîte à boutons réelle permet de valider la séquence opératoire, de réduire de 80 % les efforts de mise en route virtuelle, de diminuer les ordres de modification dans le secteur manufacturier et d optimiser la souplesse des systèmes de production. En outre, on pourra même générer un incident, et constater l impact de cet événement sur le système tel que conçu. Virtual Commissionning Un environnement unique qui lie les ingénieurs mécaniciens, électriciens et automaticiens. Il est capable de réaliser le test intégral de la logique, de mener à bien le test complet des procédures de sécurité, de vérifier les temps de cycle et d assurer enfin le débogage de l installation automatisée. 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