Systèmes automatisés de production

IntroductionIntroduction

Présentation

Un peu d’histoire.But de l’automatisation et ces conséquences.Structure d’un automatisme.Spécification d’un automatisme

Historique (1) - Définitions

Selon les techniciens : « L’automatisation consiste à « rendre automatique » les opérations

qui exigeaient auparavant l’intervention humaine » Encyclopédia Universalis

Une autre définition : « L’automatisation est considérée comme l’étape d ’un progrès

technique où apparaissent des dispositifs techniques susceptibles de seconder l’homme, non seulement dans ses efforts musculaires, mais également dans son travail intellectuel de surveillance et de contrôle. » Encyclopédia Universalis

Qu’est-ce que l ’automatisation?

Historique (2) - Les précurseurs

Blaise Pascal (1623 - 1662) Automatisation du calcul:

La pascaline

Historique (3) - Les précurseurs

Afin d’aider son père dans son travail d’administration fiscal Blaise Pascal invente une machine à additionner et soustraire. Pour y arriver il dû utiliser le principe de représentation des nombres en binaire! C’est la première fois que l’on applique ce genre de représentation.

Historique (4) - Les précurseurs

On doit aussi à Blaise Pascal quelques découvertes importantes appliquées encore aujourd’hui en génie : Pression atmosphérique : Étude sur le vide

produit dans une colonne de mercure.

Calcul différentiel et intégral : Étude sur les cycloïdes et les volumes de révolution.

Historique (5) - Les précurseursCharles Babbage (1792 - 1871) Programmation des métiers à tisser

Jacquard par carte perforée.

Historique (6) - Les précurseursLes travaux de Babbage sont à l’origines de l’invention de l'ordinateur.Il inventa le principe de la carte perforée qui sera utilisé au moins jusqu’à la fin de années 1970.Afin de programmer les métiers à tisser il pensa à un calculateur universel possédant:

Système de gestion Entrées/Sorties mémorisation interne transfert de données organe de commandes opérateur arithmétique

Malheureusement la machine n’a jamais été implantée à cause de la technologie rudimentaire de l’époque.

Historique (7) - Les industriesLa naissance de la civilisation industrielle commence avec l’invention de la machine à vapeur (18e siècle).

La plupart des industries sont localisées en Angleterre. Usine de transformation du coton. Usine de fonte du fer.

Historique (8) - Les industriesDès 1860, l ’implantation à grande échelle des nouveaux moyens de transport (bateau à vapeur et train) fait explosé le commerce.En dépit d’une énorme extraction de charbon, cette source ne suffit plus. On voit alors apparaître l’hydro-électricité et le pétrole.

En 1914, avant la première guerre mondiale, les automobiles sont de plus en plus populaires. C’est le début de la production en série.

Historique (9) - Les industries

Henri Ford (1863-1947) Début d’une nouvelle forme d’usine.

Avec Ford, les États-Unis prennent une longueur d’avance sur les autres pays en ce qui concerne la production en série.

Historique (10) - Les industriesLes trois grandes contributions d’Henri Ford:

1) Les cellules de travail: Ce n’est plus les employés qui ce déplacent mais la voiture qui avance le long de la chaîne de montage.

2) Application du principe de Taylor: Les ouvriers doivent être bien payés car se sont eux qui seront les plus susceptibles d’acheter les voitures produites

3) Standardisation des pièces: Toutes les pièces doivent être interchangeable afin de permettre une maintenance et un assemblage plus facile. Introduction du contrôle de qualité et de la cotation fonctionnelle.

Historique (11) - Les industries

L’industrie automobile contribue grandement à l’essor de l’automatisation. Vers 1960 l’industrie automobile a besoin d’un contrôleur reprogrammables pour permettre une plus grande flexibilité des chaînes de

production.

C’est la naissance des automates programmables!

Historique (12) - Aujourd’huiDepuis les années 60 les ordinateurs sont en pleine expansion et sont intégrés à part entière dans tous les processus d’une entreprise.

Avec la lutte féroce qui ce joue les entreprises ne doivent pas seulement optimiser les équipements, mais aussi la façon d’intégrer le marché et la façon de gérer leur entreprise.

Buts de l'automatisation (1)

Éliminer les tâches répétitives ou sans intérêt

Simplifier le travail de l'humain Toute une séquence d’opération remplacée

par l’appui sur un poussoir

Augmenter la sécurité Éviter les catastrophes

Buts de l'automatisation (2)

Accroître la productivité Cadence de production plus élevées Pas de fatigue

Économiser les matières premières et l'énergie Production plus efficace

Maintenir la qualité

Conséquence de l'automatisationConséquence positive?:

Augmentation du taux de production Diminution du coût d’achat des produits Uniformité dans les produits manufacturés Réduction des accidents de travail Opérations hasardeuses possibles à grande échelle GPA !

Conséquence de l'automatisationConséquence négative?:

Diminution des emplois? On remarque une diminution de la main d’œuvre par unité produite. Diminution des emplois pour travailleurs non qualifiés et augmentation des emplois pour les travailleurs qualifiés

Certains types d’emplois deviennent très monotone et répétitif (ex: inspection et surveillance des machines)

Structure d’un automatisme (1)

PARTIECOMMANDE

PARTIEOPÉRATIVE

ORDRES

INFORMATIONS CAPTEURS

ACTIONNEURS

INFORMATI ONS

ORDRES

SIGNALISATION

PARTIERELATION

CONSIGNES

Structure d’un automatisme(2) La Partie CommandeAutomates programmables

Séquenceurs (électromécaniques ou pneumatiques)

Microcontrôleurs

Cartes dédiées

...

Structure d’un automatisme(3) La Partie OpérativeMoteurs électriques (C.A. ou C.C.)

Vérins pneumatiques ou hydrauliques

Vannes (électriques ou pneumatiques)

Éléments chauffants

...

Structure d’un automatisme(4) La Partie Relation

Panneaux de commande Voyants, indicateurs Poussoirs, sélecteurs

Interfaces Homme-Machine

Alarmes

Structure d’un automatisme(5)

Ces trois parties comprennent…Des fonctions ou organes binaires.

Des fonctions de logique combinatoire.

Des fonctions de logique séquentielle.

Structure d’un automatisme(6) La logique combinatoireDéfinition:

L'état logique des sorties est fonction de l'état des entrées

Applications: Circuits de sécurité et de verrouillage Systèmes séquentiels simples

Méthode de résolution: Tables de Karnaugh

Structure d’un automatisme(7) La logique séquentielleDéfinition:

L'état logique des sorties est fonction de l'état des entrées et du passé du système

Applications: Toutes tâches de nature séquentielle

Méthodes de résolution: Méthode basée sur la logique

combinatoire Méthodes intuitives (géométriques) GRAFCET

Spécifications d'un automatisme (1)

Les tâches de l'automaticien sont: de comprendre de concevoir

Ses outils sont: Le GRAFCET Le GEMMA Des guides de choix technologiques

Spécifications d'un automatisme (2) Le cahier des chargesC’est un contrat entre le client et le

fournisseur.

Il définit les clauses: Juridiques

(responsabilités, accidents,...) Commerciales

(Prix, Garanties, …) Financières Techniques

Spécifications d'un automatisme (3)

Fonctionnelles: Description du comportement de la

partie commande vis-à-vis de la partie opérative et du monde extérieur.

On ne préjuge en aucune façon des technologies qui seront mises en œuvre.

Outil correspondant: Le GRAFCET

Spécifications d'un automatisme (5) Les spécifications techniques

Opérationnelles: Se rapportent au fonctionnement de

l’automatisme au cours de l’exploitation.

Outil correspondant: Le GEMMA

Spécifications d'un automatisme (6) Le GEMMA

Guide d'Étude des Modes de Marches et d'Arrêts

Représentation graphique des divers états de fonctionnement, d'arrêt et de défaillance d'un automatisme.

Spécifications opérationnelles: Fiabilité, Disponibilité, Maintenance Dialogue homme-machine