L'adaptabilité est un avantage décisif dans une époque marquée par une forte individualisation des produits, des fluctuations de la demande, une concurrence intense et des directives (commerciales) politiques changeantes.
Les systèmes de production agiles semblent poser des défis aux PME, car le Mittelstand doit souvent fonctionner avec des ressources limitées tout en restant compétitif. Cependant, la flexibilité n'est pas un « luxe » pour les grandes entreprises, mais une nécessité stratégique - surtout lorsque les marges sont serrées et les quantités faibles. La logistique joue un rôle clé à cet égard.
Les instituts Fraunhofer IWU et IPA ont développé une méthodologie qui aide les entreprises à évaluer et à mettre en œuvre progressivement les potentiels de la production flexible grâce à un processus structuré – même sans grands investissements. Dans de nombreux cas, les ressources existantes (machines, installations, processus, qualifications des employés) peuvent être réutilisées.
Des composants modulaires et mobiles aident à utiliser le parc machines pour différents produits et à l'élargir ou le réduire de manière économique si nécessaire (scalabilité). Dans de nombreux secteurs, des solutions rapidement réalisables ont déjà été développées pour des situations de départ typiques. Des solutions qui peuvent être adaptées en fonction des besoins à différentes tailles d'entreprises et secteurs.
Exemple d'atelier de réparation : remplacement d'un concept de ligne par un système de production évolutif, avec approvisionnement via un entrepôt à rayonnages hauts.
Les lignes de production classiques avec un approvisionnement proche de la bande ainsi que des temps de cycle fixes et courts atteignent rapidement leurs limites lorsqu'il s'agit d'un programme de production qui non seulement « presse » de nombreuses variantes (différents composants) dans un cycle, mais qui impose également des séquences de fabrication différentes. Si des composants particulièrement grands doivent également être intégrés, les avantages d'un concept de ligne, tels qu'une haute production de pièces d'un produit (largement) identique avec un temps de fabrication court, se retournent contre lui : il est trop rigide pour permettre une plus grande variabilité et nécessite beaucoup d'espace pour la logistique d'approvisionnement - chaque pièce nécessaire doit être transportée d'un espace de stockage intermédiaire plus ou moins fixe à un point déterminé dans la ligne.
Ce constat s'applique particulièrement aux ateliers de réparation qui traitent des composants d'une taille allant jusqu'à deux mètres de longueur et de largeur. Si le portefeuille de réparation comprend des produits fabriqués sur plusieurs générations de modèles, le besoin en capacité de stockage pour les pièces à traiter ou à remplacer est particulièrement élevé. Si seule une technologie de transport obsolète est disponible, il est temps de réfléchir à des solutions d'automatisation judicieuses.
Le principal point d'approche pour l'équipe de projet au Fraunhofer IWU était donc la logistique avec un entrepôt à rayonnage automatique à plusieurs niveaux. L'objectif était de flexibiliser le flux de matériaux, de connecter directement les stations de production à l'entrepôt et de gérer efficacement différents types de pièces ainsi que des quantités variées. À l'aide d'une simulation de flux de matériaux dans Siemens Plant Simulation, différents scénarios ont été modélisés et des indicateurs clés tels que le débit, le temps de passage et le taux d'utilisation des dispositifs de stockage automatisés (systèmes de transport automatisés pour le stockage/déstockage) ont été évalués. La simulation a montré qu'un concept logistique avec un entrepôt à rayonnage automatique à plusieurs niveaux répondait à la fois aux indicateurs de performance requis et pouvait réagir de manière évolutive et flexible aux exigences de production changeantes. Des défis tels que les séquences de processus individuelles liées aux variantes ont été pris en compte dans le modèle et les paramètres de performance de l'entrepôt à rayonnage ont été optimisés, notamment le taux de débit, les temps de passage, le taux d'utilisation et les stocks tampons.
Exemple des portes d'avion : réduire les temps de fabrication de plus de vingt fois grâce à un nouveau concept de matériaux et de fabrication.
La fabrication de portes pour avions de passagers est principalement réalisée à la main. De nombreuses étapes intermédiaires sont nécessaires pour éviter le contact direct entre différents matériaux, ce qui peut entraîner de la corrosion. Lorsque des matériaux composites en fibres de carbone thermoplastiques (CFRP) sont principalement utilisés au lieu de l'aluminium, du titane et des plastiques renforcés, qui peuvent être soudés ensemble de manière automatisée sans couches de séparation, le processus est considérablement plus rapide – le temps de fabrication de la structure de la porte passe de 110 à seulement 4 heures. Cela a été démontré par un projet de recherche mené par Fraunhofer IWU, Fraunhofer LBF, Trelleborg et Airbus Helicopters.
Une clé pour des temps de montage plus courts réside également dans la construction modulaire pour différentes variantes de portes d'avion. L'équipe de projet s'est concentrée sur des composants dans différents modèles de portes qui peuvent être standardisés. Cela inclut par exemple la traverse. Les chercheurs ont conçu une ligne de montage entièrement automatique pour les modèles les plus courants et ont développé des dispositifs ainsi que des éléments de serrage adaptés aux technologies de soudage par résistance et de soudage par ultrasons.
L'équipe de l'IWU a simulé tous les aspects techniques et économiques de la nouvelle ligne d'assemblage - qui s'influencent souvent mutuellement. Parmi les critères d'évaluation technique les plus importants figurent la complexité du produit et du processus de production, les opportunités et les risques d'automatisation, également du point de vue de la flexibilité et de la capacité de transformation, ainsi que la disponibilité globale des installations dans une chaîne de différentes automatisations individuelles.
Résultat : En tenant compte de tous les critères techniques, logistiques et économiques, la nouvelle solution d'automatisation devrait être mise en œuvre.
Exemple AutoLog : une préparation de commandes efficace pour de grandes quantités grâce à des systèmes de transport sans conducteur qui approvisionnent les robots en pièces détachées.
Des processus de préparation de commandes efficaces sont essentiels pour la production juste-à-temps, en particulier en cas de grande diversité de variantes et de composants lourds et volumineux. L'automatisation classique est souvent rigide, coûteuse et difficile à mettre à l'échelle dans ce domaine.
La commission dynamique, en revanche, suit un principe de « marchandise-vers-robot » et utilise des systèmes de transport sans conducteur (FTS) ainsi qu'un stockage proche de l'installation pour une grande flexibilité et une diversité de variantes. L'échelle se fait par une simple extension des cellules robotiques et de la flotte de FTS, tandis que le trafic de chariots élévateurs est complètement découplé. La solution logicielle AutoLog, un développement commun de l'Institut Fraunhofer IWU et de Volkswagen AG, permet chez Volkswagen Slovakia la configuration et le contrôle de telles cellules en libre-service et optimise les processus avec des algorithmes intelligents. AutoLog permet la conception initiale de cellules robotiques, contrôle les robots, la technologie de sécurité et les FTS, minimise les temps d'attente et intègre des outils pour l'analyse des erreurs. La mise en service virtuelle se fait par une simulation logiciel-en-boucle entre AutoLog et un modèle de simulation dans Siemens Plant Simulation. Cela permet une évaluation précoce de nouvelles configurations d'installations avant leur mise en service.
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