Nouvelle Ligne d’Assemblage

Présentation générale Structure de la ligne

La ligne est constituée de six postes de travail permettant une production de type flow shop. Cela signifie que les postes peuvent être visités par les produits dans n’importe quel ordre. Ceci est rendu possible par la structure de transfert de la ligne. Cette structure est constituée d’une boucle centrale de transfert (en vert sur la figure 1.), les différents postes de travail (en noir sur la figure 1.) étant reliés à cette boucle de transfert. Le transfert des produits est effectué au moyen de 42 palettes qui, lorsqu’elles ne sont pas utilisées sont stockées dans un magasin de palettes situé dans la boucle centrale de transfert (en bleu sur la figure 1.)

Fig1

 

La vidéo suivante illustre le fonctionnement de la chaîne avec six opérateurs manuels. Aucun poste n’est pour l’instant automatisé, mais un projet est en cours sur le poste 1, au sujet d’un échange automatisé par robot 3 axes avec un AS/RS. 

Topologie des postes

On remarque sur la figure 1 que les postes de travail n’ont pas tous la même structure. Chaque poste de travail possède un stock tampon permettant aux palettes d’attendre leur tour pour être traitées par le poste. Les postes diffèrent par la structure de ce stock tampon. Il existe trois topologies de postes.

Fig2

Une première structure, dite de type 1 est celle correspondant aux postes 2 et 5. Le poste est simplement constitué d’un convoyeur parallèle à la boucle centrale (Figure 1.) Cette structure impose un stock ayant une gestion de type FIFO. De plus, la capacité du stock est relativement réduite (3 palettes maximum). La place prise sur la boucle centrale est relativement importante.

 
Une deuxième structure, dite de type 2 est celle correspondant aux postes 1 et 4. Ici, le convoyeur constituant le poste est perpendiculaire à la boucle centrale. Comme pour le type 1, la gestion du stock est nécessairement de type FIFO mais cette disposition permet un stock tampon plus important (12 palettes au maximum) pour une place prise sur la boucle centrale relativement faible.Une deuxième structure, dite de type 2 est celle correspondant aux postes 1 et 4. Ici, le convoyeur constituant le poste est perpendiculaire à la boucle centrale. Comme pour le type 1, la gestion du stock est nécessairement de type FIFO mais cette disposition permet un stock tampon plus important (12 palettes au maximum) pour une place prise sur la boucle centrale relativement faible.

Fig3

 

Fig4

Dans la structure de type 3, choisie pour les postes 2 et 6, le stock tampon est constitué en deux parties S1 et S2.(Figure 4.) La première partie, S1 est une boucle fermée. Les palettes arrivant de la boucle centrale entrent dans un premier temps dans cette boucle. Ensuite, dans un deuxième temps, les palettes entrent dans le stock S2 qui est une portion de convoyeur linéaire. L’intérêt majeur de cette structure est que la gestion du stock S1 peut être quelconque. Cette structure permet donc la mise en place d’un ordonnancement dynamique local.
 

Fig7

Fig5
Fig6
 

Après avoir lu le pointeur d’opération pour connaitre l’état d’avancement du produit transporté, on lit sur la palette le code de la prochaine opération à réaliser. On regarde alors si cette opération est réalisable sur le poste. Si l’opération est réalisable et qu’il y a la place nécessaire dans le stock tampon, la palette est dérivée de la boucle centrale pour rentrer dans le poste de travail. Sinon, elle poursuit son cheminement sur la boucle centrale, à la recherche d’un poste susceptible de réaliser la prochaine opération. Les gammes ne sont pas nécessairement linéaires. Un pupitre situé sur chaque poste permet à l’opérateur d’indiquer le résultat de l’opération. Bien sûr, si le poste est entièrement automatisé, ce résultat peut être indiqué par l’automate de commande du poste. Il y a trois résultats possibles pour une opération :

  • Le produit est bon ;
  • Le produit est mauvais ;
  • Le produit nécessite une retouche.

Lors de la définition d’une gamme, on indique pour chaque opération :

  • Le code de l’opération ;
  • Le numéro de ligne suivant si le résultat de l’opération est « bon » ;
  • Le numéro de ligne suivant si le résultat de l’opération est « rebut » ;
  • Le numéro de ligne suivant si le résultat de l’opération est « retouche ».

Gamme

Fig8

Si on considère l’exemple de la figure 8, on enchaîne successivement les opérations 11, 21, 31 et 41. Cette dernière opération est une opération de contrôle. Si le produit est bon on passe à la ligne 70. On réalise donc les opérations 71 puis 81. L’indication « 1000 » dans le champ du N° de ligne permet d’indiquer que la gamme est terminée. Dans le cas ou le produit est mauvais, lors de l’opération 41, on passe à la ligne 50. On réalise donc dans ce cas les opérations 51 puis 61, la gamme se terminant avec cette opération. Enfin, si le produit est retouché, on repasse à la ligne 20. On fait donc un retour en arrière pour reprendre la gamme à l’opération 21. On réalisera alors le contrôle à l’opération 41 de la même façon que précédemment. Ainsi, un même produit peut être retouché autant de fois que l’on veut.

Ordre de Fabrication

Lors de la définition d’un OF, on indique :

    • La référence, qui est un code numérique permettant l’identification de l’OF ;
    • La date de livraison, qui correspond à une date à laquelle on voudrait que le produit soit terminé ;
    • La priorité, qui est une indication de l’importance de l’OF qui pourra ensuite être prise en compte dans la gestion des stocks tampon des postes ;
    • La gamme affectée à l’OF, celle qui sera suivie par tous les produits de l’OF ;
    • Le nombre de palettes Nt qui seront introduites sur la chaine pour réaliser les produits de l’OF ;
    • Le nombre de produits par palette Np. C’est le nombre de produit que chacune des palettes réalisera.

Si une palette doit réaliser plusieurs produits, cette réalisation se fera successivement. Ainsi, lors de la réalisation de l’OF, on lancera Nt X Np produits en production. Dans l’exemple ci-dessus, les 25 palettes de l’OF N°1 réaliseront chacune successivement 15 produits. L’OF permettra donc le lancement en production de 375 produits. Ainsi, en plus de la gamme de fabrication et du pointeur d’opération, l’étiquette électronique de la palette permet de stocker le nombre de produits que la palette devra réaliser (Np) et le nombre courant de produits déjà réalisés par la palette (Nc). Ainsi, en fin de fabrication, si l’opération est terminale de la gamme, on incrémente Nc. Ensuite, si Nc < Np le pointeur d’opérations est remis à 1 ce qui renvoie la palette en début de gamme pour recommencer un produit. Si Nc = Np le pointeur d’opération est mis à 0 ce qui renvoie la palette au magasin de palettes.

Fig9

Ordonnancement local des postes 2 et 6

Pour terminer la description du fonctionnement de la ligne, voyons comment est définie la règle de stockage dynamique sur les postes 2 et 6. En effet, cette structure permet un choix local de l’ordre de passage des produits sur la ligne. En effet, lorsqu’une palette transporte un produit devant être traité par le poste 2 (Figure 10), elle est dérivée au point A vers une boucle de stockage local. Lorsqu’ensuite cette palette se présente au point B, on doit décider si la palette va rentrer dans la zone de travail du poste où si elle reste sur la boucle de stockage. Les règles actuellement programmées sont :

    • Premier arrivé : Si une palette se présente au point B et qu’il y a de la place devant la zone de travail du poste, elle est dérivée dans cette zone de travail. Sinon, elle poursuit sa route dans la boucle de stockage ;
    • Clear a fraction : Lorsque le poste est réglé pour faire une opération X, on traite toutes les palettes se trouvant sur la boucle de stockage et devant subir l’opération X. Ainsi, si une palette se présente au point B et qu’elle doit subir l’opération X, elle rentre dans la zone de travail (s’il y a de la place). Si elle ne doit pas subir l’opération X mais l’opération Y, elle regarde si d’autres palettes se trouvant sur la boucle doivent subir l’opération X. Si oui, elle poursuit sa route sur la boucle de stockage. Si non, elle rentre dans la zone de travail et provoquera donc un nouveau réglage du poste pour réaliser l’opération Y. On réalisera alors toutes les palettes se trouvant dans la zone de stockage et devant subir l’opération Y ;
    • Clear a fraction partielle : Variante de Clear a fraction ne traitant qu’un maximum prédéfini de produits de même type consécutivement.

Fig10

Architecture de commande

Commande bas niveau

La commande de la ligne est assurée par 4 automates Schneider reliés par Ethernet, et programmés par Unity (Figure 11). Chaque automate assure la commande d’une zone géographique délimitée, alors que certaines données nécessairement globales (telle la date par exemple), sont communiquées via GlobalData.

Fig11

Chaque automate est relié à un certain nombre d’unités de lecture/écriture par le protocole FipIO. Au total, 18 unités sont disposées tout autour du système, aux points où des décisions doivent être prises : postes de travail, divergences, sortie et entrée du magasin.

Commande de haut niveau

Comme on peut le voir sur la figure 11, un utilitaire de supervision réalisé sous Wonderware Intouch est mis à la disposition du pilote de la ligne. Autour de cette supervision, un MES partiel a été construit, intégrant cet utilitaire et une base de données réalisée sous Microsoft SQL Server. Cette base de données stocke à la fois les données de production provenant de la supervision et les résultats de production venant directement des étiquettes électroniques, via le module d’interrogation de base de données disponible sur l’automate 3.

Juin 2008

 

Responsable : Olivier Cardin
Support Technique :Olivier Cardin
Equipe : ACSED
Contact : Olivier Cardin
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