L’indice de maturité numérique |

L'indice de maturité numérique |

Le développement de solutions logicielles IIoT tangibles dans l’industrie des engrenages vient de commencer.

Une catégorisation des activités numériques et une perspective de Klingelnberg

introduction

L’Internet industriel des objets (IIoT) en tant qu’approche prometteuse vers une plus grande efficacité est bien connue et extrêmement à la mode. Klingelnberg propose un large portefeuille de services et de solutions logicielles pour traiter numériquement différents sujets de la production d’engrenages (des capteurs au cloud).

L’avantage pour les clients réside dans le regroupement de la connaissance des équipements et des machines dans des solutions logicielles sophistiquées. C’est un élément important pour obtenir d’excellents résultats de production et une raison pour un partenariat avec Klingelnberg.

Cependant, le développement de solutions logicielles tangibles dans le contexte de l’IIoT qui offrent une valeur concrète à côté d’une activité principale de machine ne fait que commencer. De nouvelles technologies informatiques émergent régulièrement et élargissent le couloir de solutions réalisables. Afin de créer des feuilles de route prometteuses pour les solutions numériques, l’association scientifique allemande acatech a publié un indice de maturité numérique.

Dans ce qui suit, cet indice de maturité est utilisé pour classer les pierres angulaires des solutions numériques de Klingelnberg dans son état actuel. Par ailleurs, une projection de ces solutions sur l’avenir de l’indice de maturité est esquissée. Il faut voir que seule une coopération intensive entre les fournisseurs de machines et les producteurs peut conduire à un atelier numérique mature pour la fabrication d’engrenages.

L’indice de maturité numérique

La figure 1 illustre l’indice de maturité numérique adapté par Klingelnberg. Bien sûr, il y a une perspective sur les systèmes à machine unique. À tout le moins, ils ont besoin d’un ordinateur commun à toutes les machines CNC. La connectivité est également une exigence de base pour les machines lorsqu’on parle de numérisation. L’objectif final est de prendre des décisions basées sur une analyse prédictive et d’avoir des systèmes ou des processus de production automatiquement adaptatifs. Mais avant de pouvoir y aller, il est nécessaire de créer une « visibilité des informations » en collectant et en agrégeant ces processus. De nombreuses solutions sont disponibles ici dans le cadre du MES, mais il manque des solutions qui prennent en compte les spécialités de la fabrication d’engrenages. C’est pourquoi Klingelnberg est très actif dans ce domaine de la visibilité et de la transparence de l’information pour la production d’engrenages.

Fig 1. Interprétation de Klingelnberg de l’indice de maturité numérique par acatech.

Informatisation et connectivité

Il ne fait aucun doute que les machines modernes de production d’engrenages à commande numérique ne manquent pas de technologies d’informatisation et de connectivité. Une rectifieuse génératrice moderne Höfler Speed ​​Viper de Klingelnberg contient un PC industriel avec un écran tactile de 19 pouces et le bout des doigts de l’opérateur peut accéder à toutes les fonctions de la machine. De plus, les scénarios de connectivité avancés ne posent pas de problème puisque les machines Klingelnberg interagissent généralement au sein d’un réseau de différents systèmes informatiques (la boucle fermée).

La conception des engrenages, les compensations, les résultats de mesure et les paramètres de la machine sont partagés sur le réseau et peuvent être manipulés via des applications Web depuis n’importe où. Le plus récent membre de la famille de produits de Klingelnberg répondant aux problèmes de connectivité est l’interface OPC UA umati. OPC UA représente un standard moderne pour l’échange de données. Ce standard se caractérise avant tout par le fait que non seulement les données individuelles mais des modèles d’information entiers (y compris la description sémantique des données) sont transportés. Umati est une extension spéciale du serveur OPC UA et décrit une interface universelle avec les machines-outils et les systèmes.

Le contenu détaillé est réglementé dans la spécification VDMA VDMA 40501-1 (OPC UA for Machine Tools – Part 1 : Machine Monitoring and Overview of Processing Orders). Actuellement, les données d’état suivantes de la machine sont standardisées avec un taux de mise à jour d’environ une seconde : Identification uniforme de la machine, état de fonctionnement de la machine, informations sur l’ordre de fabrication, la progression du programme et enfin les messages d’erreur et les avertissements. Avec ce logiciel, les clients peuvent facilement intégrer les machines Klingelnberg dans les systèmes MES existants en utilisant des interfaces génériques.

Visibilité et transparence des informations

Les prochaines étapes de l’indice de maturité concernent l’acte de créer une visibilité de l’information et des processus transparents. La question principale ici essaie de résoudre ce qui se passe dans le processus et pourquoi cela se produit. Un exemple parfait est la solution Smart Process Control pour les machines à tailler les engrenages. Ici, un logiciel spécial sur la machine transfère les informations de processus et l’utilisation de la machine-outil, comme les charges de broche, vers une base de données. Les décideurs et les concepteurs de processus accèdent à cette base de données avec un outil Web, comme le montre la figure 2.

Fig 2. Smart Process Control pour la visibilité des informations et la transparence des processus.

Ce tableau de bord donne un aperçu complet des pièces produites, des paramètres de processus et du comportement de la machine et peut donc être parfaitement utilisé pour identifier les causalités entre les changements de processus individuels et leurs conséquences sur la durée de vie de l’outil, l’utilisation de la machine ou les problèmes de qualité. Il y a une intégration profonde des signaux de la machine et des paramètres de processus qui ne nécessitent aucun post-traitement supplémentaire. Les experts peuvent intervenir directement après une installation rapide.

Un autre exemple pour augmenter la visibilité et la transparence des processus de production est le système SmartTooling. Tous les équipements de production tels que les têtes de coupe et les montages reçoivent un code de matrice de données et la machine est équipée d’un scanner. Hier, les opérateurs ont saisi manuellement les informations géométriques des appareils. Mais aujourd’hui, avec SmartTooling, il ne s’agit que d’un scan et les données sont transférées d’une base de données centrale vers la machine. Les données d’utilisation sont transférées inversement. Par conséquent, la saisie manuelle des informations n’est plus requise car toutes les informations sur l’utilisation des équipements sont stockées et peuvent être utilisées pour identifier les équipements critiques susceptibles de dépasser leurs limites d’utilisation.

Prédiction et adaptabilité

Le plus haut degré de maturité prévoit des solutions qui permettent de prévoir les processus et de les adapter automatiquement, si nécessaire. Aujourd’hui, il n’existe pas de vraies solutions qui traitent l’ensemble du processus de fabrication ou au moins des parties cruciales de celui-ci (comme le broyage pour la qualité finale). Bien sûr, Klingelnberg travaille sur ce sujet dans différents projets clients mais une véritable solution « out of the box » n’est pas en vue. Ces projets sont toujours très individuels et dépendent de variations concrètes de processus.

Une technologie passionnante qui est requise pour la maintenance prédictive ou pour une prédiction de la qualité des pièces résultantes est l’informatique de pointe. Ici, un PC supplémentaire est intégré à la machine. Cet appareil peut écrire jusqu’à 100 signaux de la CNC pendant le processus d’usinage. Avec cette quantité de données et la corrélation avec les données des tests de fin de ligne, la tendance future va à l’analyse des mégadonnées. Klingelnberg fournit des connaissances pour l’analyse de données et l’informatique de pointe, mais il reste encore un long chemin à parcourir. Le succès d’une feuille de route vers l’analyse prédictive est l’opération conjointe des clients et des fournisseurs de machines.

Conclusion

L’indice de maturité d’acatech est un outil profond pour aligner les solutions numériques sur une feuille de route. Ici, une petite catégorisation des solutions actuelles de Klingelnberg, selon les différentes étapes de cet indice, a été effectuée. Les premières étapes de « l’informatisation et de la connectivité » ainsi que « la visibilité et la transparence » sont bien couvertes. Les activités futures se déroulent dans le domaine « prévision et adaptabilité » où Klingelnberg concentre ses efforts.

A propos de l’auteur:

Daniel Meuris est responsable du développement des produits numériques chez Klingelnberg. Cela inclut le logiciel de contrôle des machines-outils, les outils de calcul et les solutions Industrie 4.0.