Les technologies informatique mobile et d identification par RFID au service de la vérification périodique des outillages

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1 Les technologies informatique mobile et d identification par RFID au service de la vérification périodique des outillages White Paper JIDELEC 2012 Résumé : les technologies d indentification par RFID et les terminaux informatiques mobiles exploités par une application informatique «ad hoc» permettent des gains de productivité importants dans les opérations liées à la vérification périodiques des outillages : recherche, identification et localisation, gestion des stocks. Après un rappel des problématiques ce livre blanc détaille les principes et avantages des technologies mises en œuvre permettant aux responsables de magasin d outillages d optimiser les processus qualité. 1.1 LES BESOINS Les entreprises industrielles et de la construction emploient des outils sophistiqués, souvent coûteux qu elles mettent à la disposition de personnels dans des contextes «étendus» : chaîne de production, chantiers extérieurs Ces outillages doivent être régulièrement vérifiés en fonction des réglementations afférentes : certification, métrologie (réglages, étalonnages), péremption, contrôles règlementaires, sécurité, Le suivi de ces outillages répond aussi à un besoin économique d optimisation, non développé dans ce document mais qui peut être, par exemple, dans le cas d utilisation d outils coupants, affutage, nombre de cycles en production et «à vide», Les exigences de qualité supposent la délivrance rapide des certificats de contrôle pour chacun des outils présents sur un chantier. A fortiori l absence de contrôle peut engendrer des coûts de non qualité, de perte de productivité, voire des risques sur la vie humaine. La vérification périodique : de la théorie à la pratique Pour s assurer que les équipements et installations sont conformes aux règles d hygiène et de sécurité et qu ils ne sont ni détériorés, ni défectueux, il est nécessaire de faire procéder à des vérifications périodiques, soit par un personnel qualifié appartenant ou non à l entreprise, soit par un organisme agréé. Les vérifications et contrôles périodiques ont pour objet de s'assurer du maintien en conformité des équipements et installations, et d'intervenir en cas de défectuosité : il peut s'agir en effet d'épreuve, d'examen, d'essai, de contrôle visuel, de visite, d'inspection, de mesure ou d'entretien préventif. C'est la réglementation qui indique précisément le type d'opération qu'il convient d'effectuer. Sans être exhaustif on peut citer quelques équipements soumis à vérification périodique : Equipements de levage Equipements sous pression Equipements électriques Equipement de Protection Individuelle (EPI) Echelles et échafaudages Systèmes d étalonnage, de référence etc Dans les pages qui suivent nous utiliseront le terme générique d «outils» pour tous ces équipements. Discriminer des outils semblables Dans une époque où une pression considérable est mise sur la réduction des coûts et l optimisation des processus, il est difficile d accepter des temps de recherche longs et coûteux pour l identification ou la localisation des outils d une part et pour l obtention des dates et résultats de contrôles d autre part. De nombreux outillages se ressemblent : même marque, même modèle, même aspect. Pourtant il faut pouvoir distinguer rapidement ceux qui ont fait l objet d un contrôle des autres.. Propriété de JIDELEC. Ce document ne peut être diffusé sans le consentement de son auteur. Page 1

2 Localiser les outils Les outillages sont par nature souvent mobiles ; ils circulent d une chaîne d assemblage à l autre, du magasin au chantier et vice versa, d un chantier à l autre. Les compagnons se les prêtent entre eux La variété des cas est infinie. Retrouver les outillages dans ce cycle et être capable de déterminer rapidement s ils sont aptes à rester en production relève souvent de la gageure pour le responsable. Les «introuvables» Certains outils ne peuvent pas être retrouvés ; ils constituent un réel casse tête pour le gestionnaire. Outre le temps de travail qu il leur est consacré de nombreuses questions peuvent demeurer sans réponses. Fautil les réapprovisionner? Ne risquent ils pas d être utilisés alors qu ils n ont pas été vérifiés? Les nomenclatures Certains outils peuvent être intégrés au sein de nomenclatures plus ou moins complexes. Pourtant c est parfois un des composants qui impose l immobilisation de l ensemble de la composition pour vérification. Maitrise du cycle de vie Certains équipements (ou outils) doivent être purement et simplement retirés du cycle de production parce qu ils ont atteint une date limite ou un nombre d utilisation maximale : élingues à usage unique, harnais Le système d information et l accès aux données Il est préconisé de rassembler les données dans un registre unique afin d en faciliter la consultation et la conservation. Mais l accès à ces données a souvent besoin d être partagé entre plusieurs utilisateurs, dont certains sont parfois «à l autre bout du monde». Il peut arriver à l occasion de contrôles inopinés ou de contrôles sur chantier que le vérificateur réclame la fiche de contrôle. Le système d information doit être suffisamment performant pour permettre un accès simple à cette fiche et l édition d une copie localement. Les problématiques particulières à certains secteurs d activité La gestion des outillages le long des chaînes d assemblage aéronautiques Les sites industriels consacrés à la fabrication de tronçons d aéronefs ou à leur assemblage final se caractérisent par une surface de travail très importante, aussi bien couverte que non couverte. Les temps de recherche d outils sont considérables. Les agents chargés de la vérification périodique partent en mission par tranche de demi journée! Les risques liés à l absence de vérification des outillages sont importants et ont un impact direct sur la qualité, la productivité, voire la sécurité des agents. De très nombreux outils sont soumis à des contrôles métrologiques précis (clés dynamométriques, manomètres ) et peuvent être rangés dans des valises ou dans des caisses composant des lots homogènes (mallette outillage). Les compagnons se prêtent les outils entre eux sans prendre soin de s assurer de leur validité. Les coûts de non qualité peuvent alors devenir très importants. Propriété de JIDELEC. Ce document ne peut être diffusé sans le consentement de son auteur. Page 2

3 Le BTP La circulation des outils et équipements s effectue du magasin vers les chantiers et parfois directement entre chantiers. Les outils quittent le magasin d outillage en suivant un ordonnancement précis en fonction de l avancement du chantier. Par contre, lorsqu ils sont restitués, les outils reviennent en désordre, souvent en vrac, parfois partiellement démontés ou désassemblés. Il est alors nécessaire des les identifier, des les trier (retenir ceux devant faire l objet d un contrôle), de les réassembler éventuellement et des les remettre en magasin. Le tri nécessite souvent l avis d un expert qui du fait de sa grande connaissance du métier est capable d identifier les sous ensembles et de recomposer les nomenclatures. La vérification de la date de contrôle doit se faire en identifiant le numéro de série de l outil et en vérifiant sa fiche de contrôle. Le temps de retour en stock est important et immobilise les outils qui ne peuvent pas être remis en circulation tant que le tri n est pas terminé. Le transfert direct de chantier à chantier (sans passer par le magasin central) ajoute à la complexité. En effet, dans de nombreux cas la fiche de contrôle reste au magasin et le chef du chantier expéditeur ne prend pas soin de mentionner le numéro de série de l outil. 1.2 LES TECHNOLOGIES POUR FACILITER LA VERIFICATION PERIODIQUE DES OUTILLAGES Identification automatique Les systèmes d identification optiques La méthode d identification la plus traditionnelle est la plaque d identification, solidement attachée à l outil. Pour accéder à la fiche informatique de l outil, il faut saisir manuellement son identifiant, ce qui est une source majeure d erreurs. Le code barres permet une lecture automatisée. Il offre l avantage d une grande simplicité d utilisation mais présente des inconvénients. La tenue dans le temps des étiquettes d identification est difficile à garantir en raison des contraintes environnementales auxquelles sont soumis les outils : maculage, grattage, humidité, corps gras altèrent la lisibilité. Sa lecture impose une «vue directe» de l étiquette, parfois difficilement accessible selon le stockage de l outil ou son environnement. Les systèmes d identification optiques exploitent des données statiques ; il est donc nécessaire de disposer d une connexion au système d information pour pouvoir accéder aux informations attachées à l outil. Les systèmes d identification radio fréquence (RFID) La RFID (identification radio fréquence) est une technologie d identification constituée de puces électroniques (tags) et d un lecteur. Le transfert d information du tag («puce électronique» comprenant une mémoire et une antenne) vers le lecteur s effectue en utilisant l énergie d un champ radio électrique et non par lecture optique, comme c est le cas pour le code barres. Il n est donc pas nécessaire de «voir» le tag pour le lire et une lecture RFID peut identifier de nombreux tags en une seule fois (protocole «anticollision»). (le tag) La technologie, le conditionnement en boitier PVC ou résine des tags offrant une bonne résistance aux agressions externes et un système de fixation pérenne, permettent de garantir une durée de vie importante de ceux ci (jusqu à 10 ans et plus). Le respect des normes internationales garantit la compatibilité des équipements et la pérennité des investissements quelles que soient les évolutions des futurs modèles de lecteurs et de tags. Mémoire dynamique La mémoire du tag est dynamique, c'est à dire qu il est possible d y encoder des valeurs qui évolueront dans le temps. Le numéro de série de l outil et son code famille demeurent intangibles, mais la date de validité du précédent contrôle ou la date du prochain contrôle peuvent être actualisées de manière à permettre à un agent, muni d un terminal de lecture, de vérifier, à tout moment et en tout lieu si l outil est apte à l usage. Propriété de JIDELEC. Ce document ne peut être diffusé sans le consentement de son auteur. Page 3

4 Avec la RFID il est ainsi possible, à l aide d un terminal portable mais sans avoir besoin d une connexion informatique, d accéder aux données contenues dans la mémoire de la puce et de vérifier immédiatement l état de l outil. Des fonctionnalités supplémentaires peuvent être utilisées : Inventaires : la technologie (intégrant un protocole anticollision) permet de lire plusieurs puces simultanément. Il est ainsi possible d effectuer des inventaires très rapidement. Comptage de cycles : il est possible d interface certains tags avec l électronique ou le moteur de l outil lui même de manière à compter le nombre de cycle d utilisation. Ce nombre de cycle est alors inscrit dans la mémoire et chaque passage devant un point de lecture permet de fournir un système informatique et/ou à l utilisateur le niveau d utilisation du matériel. Ergonomie L offre en tags est suffisamment mûre et large pour identifier toute sorte d outils. Le tag peut être posé ou incrusté. La distance de lecture permise par a technologie permet, en approchant l outillage du point de lecture entre quelques dizaines de centimètres et plusieurs mètres d identifier l outil, à coup sûr et très rapidement. Exemples de tags UHF Dimensions 27 x 27 x 5,5 mm 13 x 3 x 2,2 mm ø 6 x 2.5 mm T d utilisation 20 C à +80 C 40 C à +185 C 40 C à +185 C Fixation Collage,rivetage, vissage Collage Incrustation Distance de lecture Jusqu à 4 mètres Jusqu à 2 mètres Jusqu à 1 mètre Photo Incrustation d un tag UHF dans la tête d un boulon La communication entre le tag RFID fixé sur l'équipement et le lecteur RFID placé stratégiquement (ou le terminal portable) s effectue même lors d un déplacement de un ou plusieurs outils, aussi rapide soit il (plusieurs mètres secondes) à des distances pouvant atteindre plusieurs mètres. Cependant la distance de lecture ne constitue pas toujours un objectif en soi. Portiques de détection Un portique de détection est un équipement de lecture fixe. L installation de ces «portiques» sur des points de passage stratégiques dans le flux des outillages permet de détecter automatiquement la présence d un outil, même sans intervention de l utilisateur. Ces équipements de détection peuvent être aussi montés sur la porte arrière d un véhicule de livraison. Dès que l'étiquette RFID (tag) s'approche du lecteur RFID, le portique communique les informations au système retrouve l'identité et l'emplacement de l'outil. Propriété de JIDELEC. Ce document ne peut être diffusé sans le consentement de son auteur. Page 4

5 Le respect des normes permet d utiliser les portiques pour d autres applications que la gestion des outillages ; les infrastructures RFD peuvent ainsi être mutualisées entre plusieurs applications. Les avantages de la RFID Lecture sans vue directe Indépendance des données par rapport à la base de données Mémoire dynamique Distance de lecture pouvant aller jusqu à plusieurs mètres Anticollision : plusieurs tags peuvent être lus simultanément Durée de vie Grande vitesse de lecture et volumes importants de données. Les systèmes par GPS Le récepteur GPS est encapsulé dans un boîtier en matière plastique d une taille variant de 5 à 15 cm en fonction des exigences de puissance. Il peut être auto alimenté ou dépendant de la source d'alimentation de l'équipement sur lequel il est apposé. Disposant d un modem GPRS ou 3G, la balise envoie sa position GPS à un système informatique en utilisant les réseaux de télécoms sans fils. En raison de son coût unitaire, de sa taille, et de la nécessité de recharger ses batteries, ce type de balise est principalement utilisé sur des équipements tels qu engins, véhicules routiers, générateurs, lances thermiques etc Le repérage de l engin est alors effectué par consultation de sa position sur une cartographie numérique. Positionnement sur une cartographie numérique Informatique mobile Le terme informatique mobile désigne de manière générique la possibilité d utiliser des ordinateurs sur le terrain pour saisir et accéder à l information de l entreprise. Recouvrant une vaste gamme de matériels du PC portable au smartphone, nous nous intéressons ici aux terminaux adaptés à un usage professionnel intensif en environnement difficile ou sévère. Les matériels Un terminal mobile (en anglais MDT, mobile data terminal terminal de saisie portable) est un ordinateur ultra portable et en général durci, parfois un simple smart phone, muni d un outil de capture de données (lecteur de codes barres, RFID) et d un moyen de communication sans fils (Wifi, Bluetooth, modem GSM GPRS) qui lui permet de se connecter à l informatique centrale. Largement utilisé dans le monde de la logistique et des entrepôts, son usage grandit dans les services de sécurité et d urgence, les compagnies de taxis, chez les coursiers, pour les flottes de camion, les flottes de pêche, les entités militaires de logistique et les services. Le terminal mobile est doté d'un écran sur lequel apparaissent les informations envoyées par le central, ou saisies sur clavier, mais il peut aussi être connecté à de multiples périphériques. Avec les systèmes d exploitation modernes (Windows embedded, Windows Mobile) les terminaux mobiles intègrent des améliorations qui en font un appareil facilement utilisable par tous et en toutes conditions. Convivialité améliorée Lisibilité de l écran même en plein soleil Célérité : les terminaux mobiles exploitent des processeurs rapides (800 mhz) et disposent de grandes capacités mémoire Durabilité : ces appareils portatifs ne craignent ni la poussière, ni l'eau, ni les températures extrêmes, résistent à des chutes multiples d'une hauteur de 1,80 m sur du béton Disponibilité permanente : démarrant instantanément et disposant de batteries de grandes capacités, les terminaux mobiles permettent de longues heures d utilisation continue Propriété de JIDELEC. Ce document ne peut être diffusé sans le consentement de son auteur. Page 5

6 La technologie portative étend ainsi le savoir faire de l'entreprise sur le terrain, jusqu aux chantiers les plus isolés, de façon précise et instantanée. Terminal mobile industriel avec lecteur RFID intégré Tablette de chantier (écran 7 pouces) Assistant personnel communicant Le système d exploitation fournit le lien avec l informatique centrale en toutes circonstances Windows Embedded Handheld est à ce jour le système d exploitation le plus répandu du marché. Il offre de nombreux avantages : Interfaces utilisateur standard La suite Mobile Office est intégrée au système d exploitation (Word, Excel, Outlook, afficheur PDF ) Les applications sont portables facilement, voire immédiatement d une machine à l autre Grace à son système d exploitation et à ses périphériques intégrés, le terminal est versatile ; il peut se connecter à tous les systèmes informatiques en exploitant toutes les techniques existantes, aussi bien localement (Lan Ethernet, Wifi) qu à distance (GPRS, HSPA) Recherche et identification d outillages sur un chantier à l aide d un terminal mobile Propriété de JIDELEC. Ce document ne peut être diffusé sans le consentement de son auteur. Page 6

7 Normes de durcissement des matériels informatiques L indice IK détermine le degré de protection du matériel contre les chocs d origine mécanique. IK Définition 00 Pas de protection 01 Chute de Masse de 150g sur hauteur de 10cm Energie de choc 0,15J 02 Chute de Masse de 200g sur hauteur de 15cm Energie de choc 0,20J 03 Chute de Masse de 250g sur hauteur de 15cm Energie de choc 0,37J 04 Chute de Masse de 250g sur hauteur de 20cm Energie de choc 0,50J 05 Chute de Masse de 350g sur hauteur de 20cm Energie de choc 0,70J 06 Chute de Masse de 250g sur hauteur de 40cm Energie de choc 1J 07 Chute de Masse de 0,5Kg sur hauteur de 40cm Energie de choc 2J 08 Chute de Masse de 1,25Kg sur hauteur de 40cm Energie de choc 5J 09 Chute de Masse de 2,5Kg sur hauteur de 40cm Energie de choc 10J Une norme définit les critères d étanchéité des matériels : l indice IP est définit par deux chiffres, le premier caractérisant la protection contre la poussière, le second contre l humidité. Poussière Eau 0 Pas de protection (parfois X) 0 Pas de protection (parfois X) 1 Protégé contre les corps solides supérieurs à Protégé contre les chutes verticales de 1 50mm3 (ex : contact involontaire de la main) gouttes d eau (condensation) 2 Protégé contre les corps solides supérieurs à Protégé contre les chutes de gouttes d eau 2 12,5mm3 (ex : doigts) jusqu à 15 de la verticale 3 Protégé contre les corps solides supérieurs à Protégé contre l eau en pluies jusqu à 60 de 2,5mm3 3 la verticale (ex : outils, vis) 4 5 Protégé contre les corps solides supérieurs à 1mm2 (ex : tournevis, fils) Protégé contre les poussières (pas de dépôt nuisible au fonctionnement) 6 Totalement protégé contre les poussières Protégé contre les projections d eau de toutes directions Protégé contre les jets d eau de toutes directions à la lance Protégé contre les projections d eau assimilables aux paquets de mer Protégé contre les effets de l immersion entre 15cm et 1m Protégé contre les effets de l immersion prolongée dans des conditions spécifiées Propriété de JIDELEC. Ce document ne peut être diffusé sans le consentement de son auteur. Page 7

8 1.3 TRACE IT : SOLUTION APPLICATIVE DEVELOPPEE PAR JIDELEC POUR LA GESTION DES Genèse OUTILLAGES SOUMIS A VERIFICATION PERIODIQUE Directement issu du projet IRENE (Inventaire RFID en ENvironnement DifficilE) soutenu par le Ministère de l Industrie, TRACE IT est une application informatique conçue par JIDELEC en réponse à des problématiques identifiées de gestion des outillages et biens d'équipements dans divers secteurs industriels, en particulier ceux soumis à contrôle périodique : outillages, caisses à outils... tenues professionnelles, équipements de protection individuels (EPI) armes bouteilles de gaz rolls, chariots, conteneurs... Ces moyens étant utilisés par différentes personnes sur des zones très étendues, TRACE'IT permet au moyen de la RFID et de l informatique mobile de les retrouver et de les identifier facilement. Objectifs FOURNIR UN ETAT DE STOCK EN TEMPS REEL SUIVRE ET LOCALISER LES ARTICLES TOUT AU LONG DU CYCLE DE VIE ANTICIPER LES OPERATIONS DE MAINTENANCE ASSURER UNE TRACABILITE INDIVIDUELLE CONTRÔLER LES OPERATIONS ENTRE LE CHANTIER ET LE DEPOT Principes de fonctionnement de notre solution Des systèmes de capture automatique par RFID détectent les mouvements d'articles, contrôlent les conformités et alertent l'utilisateur. Des terminaux portables industriels équipés de lecteurs RFID permettent d enregistrer des transactions d'enlèvement et de livraisons, directement sur site avec synchronisation des données. La solution exploite les standards EPC/ISO, offrant ainsi la possibilité de mutualiser les infrastructures de collecte de données. Intégration simplifiée Conçue en mode Web, l application est très rapide à déployer et permet un accès hiérarchisé à la base de traçabilité, depuis n importe quel PC équipé d un navigateur (mode sécurisé et fonction des droits d accès accordés) Une couche logicielle haute permet aux utilisateurs d'accéder aux données métier : définition des règles de gestion consultation des états de stocks consultation des non conformités recherche et localisation d'articles suivi de la maintenance historique statistiques Propriété de JIDELEC. Ce document ne peut être diffusé sans le consentement de son auteur. Page 8

9 Un module d'interface permet d'échanger des données avec une grande variété d applications (GMAO, ERP). Un module de paramétrage permet de configurer et piloter les équipements RFID. Personnalisation, intégration, gestion de projet, assurance qualité : une vaste gamme de services Les équipes de JIDELEC sont à même de prendre en charge toutes les étapes du projet, de la prise en compte des besoins jusqu à la maintenance matériel et applicative avec un engagement de remise en service à délai garanti. L ensemble de notre démarche projet s inscrit dans le care d un plan d assurance qualité. Contact JIDELEC 15 avenue d Hermès ZA Montredon F L UNION Tel : Fax : ANNEXES Mots clefs Vérification périodique, contrôle périodique, qualité, métrologie, informatique mobile, RFID. Bibliographie qualite/forum/topic/verification periodiques per.asp#introduction Propriété de JIDELEC. Ce document ne peut être diffusé sans le consentement de son auteur. Page 9