Freudenberg Sealing Technologies (FST) a commencé à replanifier des lignes de production existantes avec un logiciel de visualisation et de simulation. Les premières impressions sont positives et les perspectives prometteuses.
Chez FST, Armin Hermann dirige avec passion le laboratoire des matériaux sur le site de Schwalmstadt. En tant que tel, il contribue à la production de joints hydrauliques et pneumatiques sophistiqués dans l’usine. Actuellement, Hermann est toutefois sollicité dans une autre fonction. En tant que chef de projet, il planifie de A à Z certaines lignes de production. Pour ce faire, les membres de son équipe travaillent avec un logiciel de planification qui l’enthousiasme littéralement : « Jusqu’à présent, nous ne pouvions que rêver des possibilités offertes par cet outil », avoue Hermann. « Dans le passé, nous avons planifié de nouveaux agencements d’usine avec des modèles d’usine CAO statiques en deux dimensions ». Le nouvel outil permet en revanche de simuler en 3D les nouvelles surfaces de production à aménager, l’espace nécessaire aux processus de production et aux travaux de maintenance pouvant être représenté, tout comme les voies d’intervention des robots mobiles automatisés (AMR) .
Le logiciel simule la manière dont la fabrication et tous les processus qui y sont liés interagissent.
Les pièges de la planification sont immédiatement identifiables
L’outil qui séduit tant Hermann est un logiciel de visualisation et de simulation de Visual Components. Cette entreprise fondée en Finlande fait désormais partie du groupe KUKA. Le logiciel simule la manière dont la fabrication et tous les processus qui y sont liés interagissent. Il se base sur l’introduction de toutes les données pertinentes concernant le plan du bâtiment ainsi que les installations et les processus de fabrication qui y sont prévus. « Une simulation réalisée de cette manière en dit plus long que mille mots », souligne Hermann pour illustrer la valeur ajoutée de l’outil. « Nous pouvons montrer immédiatement et de manière compréhensible pour tous où se trouvent les embûches et les pièges lors d’une planification. L’outil nous permet de prendre la bonne direction à temps et donc d’économiser non seulement du temps mais aussi des coûts ».
Alexandra Krupp, directrice du développement global des processus
« L’outil relie entre elles diverses relations de flux ».
Alexandra Krupp, Director Global Process Development, Technology & Innovation chez FST, est coresponsable de l’introduction du logiciel de visualisation et de simulation. Pour elle aussi, les avantages du logiciel sont évidents. « L’outil relie entre elles diverses relations de flux. Cela signifie que des paramètres de fabrication décisifs tels que le flux de matériaux, le flux de personnes et le flux d’informations peuvent être pris en compte et harmonisés de la manière la plus idéale possible ». Pour Krupp, les premières expériences montrent déjà que FST peut nettement mieux planifier et adapter ses propres schémas d’usine grâce au nouveau logiciel. « Jusqu’à présent, dans de tels projets, nous déterminions d’abord les bases avant de créer différentes variantes de bâtiments, de surfaces et de lignes de production. À la fin, nous reproduisions la meilleure variante à partir de cartons en nous basant sur des critères définis ». Il en résultait certes une impression spatiale des conditions, mais justement sans aucune simulation permettant de visualiser directement l’interaction de tous les processus pertinents.
Vidéos simulées au lieu de vues statiques
L’outil de visualisation et de simulation remédie à cette lacune. Il montre les processus de production en vidéo et montre par exemple les cercles de rotation des bras de robot ou les trajets qu’un AMR parcourt jusqu’à l’installation. Toutes les actions des machines, mais aussi des collaborateurs, se déroulent ainsi de manière facilement compréhensible.
Les modifications peuvent être effectuées facilement par glisser-déposer. « À côté de cela, nous voyons immédiatement à quel point une machine doit être accessible pour permettre des travaux de maintenance sans problème », sait Krupp. Il en va de même pour l’espace nécessaire aux dispositifs de levage lors du montage et du démontage des outils dans les installations. « Et nous voyons comment les conduites doivent passer au sol pour qu’elles ne bloquent pas un AMR », ajoute Hermann. « En même temps, le logiciel de visualisation nous montre où le tracé des tuyaux de ventilation nous limite en hauteur lors de la construction des installations ». Une telle simulation vidéo représente donc un avantage décisif par rapport à la planification statique utilisée jusqu’à présent.
Le logiciel aide en outre les responsables de FST à signaler à temps aux fabricants les besoins d’adaptation des installations à acheter. Par exemple, pour les raccords ou les enceintes qui doivent être installés de manière à ne pas compliquer inutilement les travaux de maintenance. Les visualisations et les simulations permettent d’éviter les malentendus avec les constructeurs d’installations.
FST pourrait également utiliser l’outil pour planifier des usines entièrement nouvelles, appelées greenfields, qui sont littéralement construites sur des terrains vierges. Pour l’instant, ils seront toutefois utilisés pour la reconception de sites de production existants, les brownfields. L’entreprise a utilisé cet outil pour la première fois au milieu de l’année 2024. Lors du réaménagement d’un site de production à Bursa, en Turquie, la simulation a montré de manière facilement compréhensible ce qu’il fallait adapter pour garantir l’accessibilité des machines et l’utilisation de chariots élévateurs.
Un processus de fabrication aussi fluide que possible
À Schwalmstadt, le logiciel facilite la planification de nouvelles lignes de production pour le chef de laboratoire et de projet Hermann. « Nous poursuivons plusieurs objectifs. Nous voulons continuer à automatiser les processus de fabrication, économiser de l’énergie et optimiser la traçabilité de nos produits », explique Hermann. À l’avenir, les AMR, les cobots et les collaborateurs devront collaborer de manière idéale afin de garantir un processus de production sans faille. Jusqu’à présent, l’homme intervient dans le processus de fabrication, car il doit prélever les pièces fabriquées dans plusieurs cellules de fabrication pour les transporter vers des fours dits « batch », situés à un autre endroit et dans lesquels les joints sont réchauffés. Cela signifie que les machines doivent toujours être arrêtées pendant un certain temps. A cela s’ajoutent des facteurs ergonomiques : lors de cette opération, les collaborateurs déplacent plusieurs tonnes de matériel hors de la cellule de production au cours d’une journée. Une tâche extrêmement exigeante.
À l’avenir, cela devrait changer puisque chaque cellule de production disposera d’un petit four de réchauffage à faible consommation d’énergie. La production et le post-chauffage s’effectuent ainsi sur place, sans qu’une intervention humaine ne soit nécessaire, ce qui génère des arrêts. L’outil de visualisation et de simulation aide à trouver la disposition idéale des machines et des cobots ainsi que le meilleur réaménagement possible de la surface. Ainsi, un AMR pourrait alors apporter à des heures prédéfinies des pièces en plastique de l’entrepôt à la cellule de production, où un cobot les réceptionnerait et les amènerait à la machine de moulage par injection. Il prélève ensuite les pièces produites et les transmet au four de post-chauffage, avant qu’un AMR ne vienne chercher les joints finis à l’heure calculée et ne les ramène à l’entrepôt. L’automatisation serait parfaite, car toutes les étapes du processus s’enchaîneraient sans autre intervention. Au lieu d’un traitement en bloc, la production se ferait par ce que l’on appelle le Single Piece Flow. Les temps de passage seraient plus courts et le contrôle plus simple et plus transparent.
Hermann et Krupp sont très satisfaits des premiers résultats de la planification. La transformation de la première des six lignes de production a pris forme virtuellement et sera réalisée en 2025. L’intégration des fours de postchauffage dans les cellules de fabrication signifie en même temps une décharge à un autre endroit. Jusqu’à présent, la documentation du postchauffage dans les fours batch centraux représente à elle seule 23 000 pages A4 de papier par an. Enfin, chaque joint doit être attribué et suivi. Grâce au Single Piece Flow, ce processus sera à l’avenir nettement allégé, car la production et le postchauffage se feront entièrement au sein d’un processus fermé dans une cellule de fabrication.
Le nouveau logiciel de visualisation et de simulation porte donc déjà ses premiers fruits. « Cet outil nous aide énormément à faire passer notre production au niveau supérieur », résume Krupp. « Les simulations montrent tous les processus de production importants, s’adaptent en un clin d’œil et rationalisent ainsi notre processus de planification. Au final, nous avons à Schwalmstadt un flux de matériaux optimisé, donc une utilisation plus efficace de l’énergie et une traçabilité unique de nos produits dans la production. Tout suit l’idée d’un flux automatisé de pièces uniques ».
Du jumeau numérique au nuage de points virtuel
L’outil de visualisation et de simulation promet de générer d’autres valeurs ajoutées pour FST. À partir des données collectées en production, il serait possible de créer un jumeau numérique de la ligne de production, qui permettrait par exemple de détecter à temps d’éventuelles erreurs ou mesures de maintenance. Alexandra Krupp peut même imaginer représenter un atelier de production complet sous forme de nuage de points virtuel à l’aide d’un procédé de numérisation 3D. Avec cette base de données, le logiciel pourrait représenter et planifier les futurs projets d’automatisation de manière beaucoup plus complète et encore plus rapide.
Mais pour l’instant, Armin Hermann et son équipe de Schwalmstadt continuent de travailler avec détermination à la planification et à la réalisation de toutes les lignes de production à renouveler.
En bref
Freudenberg Sealing Technologies (FST) a commencé à replanifier des lignes de production existantes avec un logiciel de visualisation et de simulation.
Avantages:
Simulation 3D des surfaces de production.
Détection précoce des erreurs de planification.
Prise en compte des flux de matériaux, de personnes et d’informations.
Vidéos simulées au lieu de vues statiques.
Adaptations par glisser-déposer.
Domaines d’application:
Reconception de sites de production existants (Brownfields).
Planification de nouvelles usines (Greenfields) dans le futur.
Objectifs:
Automatisation des processus de fabrication.
Économie d’énergie.
Optimisation de la traçabilité des produits.
Premiers résultats:
Conception virtuelle de la première des six lignes de production.
Intégration de fours de post-chauffage dans les cellules de production.
Réduction de la consommation de papier pour la documentation.
Perspectives d’avenir:
Création d’un jumeau numérique de la ligne de production.
Représentation d’un atelier de production sous forme de nuage de points virtuels.
