1

ENSIAME-IMS – Pôle AIP-Priméca Nord Pas de Calais – Site de Valenciennes

TP Plateau Projet

Mise en Œuvre d’une

Cellule Flexible

(version 2016)

2

Le TP MOCF (mise en œuvre cellule flexible)

• « Systèmes Automatisés de Production »

• Fin de cursus ENSIAME-IMS

• Synthèse de plusieurs enseignements

– gestion de projets, simulation flux,

– informatique industrielle, réseaux,

– automatique, robotique,

– vision, supervision.

3

Le plateau projet pédagogique

– Analyse du problème

• Analyse de l’existant (systèmes à commander)

• Étude en simulation

• Élaboration des modèles de fonctionnement

• Découverte des technologies support

– Mise en œuvre effective (Plateau projet)

• Un groupe d’élèves

• Dont un chef de projet

• Un binôme d’enseignants variable

10 s

*

6 h/s

=

60 h

4

Objectifs pédagogiques

• Transformer les connaissances en compétences

• Promouvoir le travail en collaboration

– Problème d’envergure -> résolution globale

• Démontrer l’utilité des méthodes

• Développer le sens de l’initiative

– Stratégie, (connaissances de fond)

– Tactique, (élaboration d’une solution)

– Opérationnel (développement sur site)

5

Cahier des charges globalProduction automatisée flexible

– Efficience et pertinence

• Satisfaire une demande (OF),

• Adapter les moyens à cette demande.

– Flexibilité

• 1 ou plusieurs produits différents en //,

• Demande aléatoire (OF saisis),

• Redondance des sources,

• Tolérance aux pannes.

– Modes d’exploitation

• Préparation, production, clôture, dégradé, maintenance.

– Qualité

• Contrôle des produits, calcul d’indicateurs production, qualité, maintenance.

6

4 composants…

axe Lr

(ou gousset)I

7

… jusqu’à 3 produits : b, L, T

b_PROD L_PROD T_PROD

Phase 01 chargement chargement chargement

Phase 02 axe axe Axe

Phase 03 axe axe Axe

Phase 04 axe axe r

Phase 05 r I L

Phase 06 r I inspection

Phase 07 I inspection [correction]

Phase 08 inspection [correction] déchargmt

Phase 09 [correction] déchargmt -

Phase 10 déchargmt - -

8

…en produits

Ne pas tenir compte des vis !

Elles ne seront pas montées

1

2 3

9

L’atelier flexible

shuttle

10

Postes de travail3 robots KUKA dont 2 identiques

KR5 6R 650

KR5 scara 550

Kuka 1

Kuka 2

Kuka 3

KR5 6R 650

11

Points de montage

Kuka 1

Kuka 2

Kuka 3

On montera un seul produit par shuttle

12

Trajet lié au montage. Ex: « L »

Kuka 1

Kuka 2

Kuka 3

On montera un seul produit par shuttle

13

Découpage en (18) zones API

Zone 6

Dont 13 seulement utilisées

14

Exemple

Zone

Wago 6

15

Cde – RéseauxArchitecture matérielle

SWITCHED ETHERNET CONTROL

PLE

Zone 1

Zone i

Zone 18

PC

SUPERVISEUR

Serveur

OPC

ETHERNET ENTREPRISE

Filtre

Bras

Manipulateur

Partie Opérative

Caméra CognexAltivar

WagoAiguillage

Wago

Partie Commande

Wago

Poste

16

Cde – RéseauxArchitecture fonctionnelle

PLE

Bras

Manipulateur

Superviseur

Serveur

OPC

O.F.

Routage

Etats

Modes

Wago 1.. Wago 18

Contrôle -

Commande

17

Serveur

OPC

Superviseur

Opc

OPC

Modbus TCP

Modbus TCP

Modbus

DCOM

RPC

ETHERNET

IP

TCP UDP

Global Data

GLOBAL

DATA

- 1 Réseau Physique

- N Réseaux Logiques

Cde - Protocoles

18

Déroulement préconisé

• Analyse du besoin - création modèle Arena Semaine 36

• Hypothèses et créativité, solutions conceptuelles Semaine 37

• Appropriation des technologies API Semaine 38

• Développements des services élémentaires Semaine 49

• EXPOSE des concepts + démo Arena (Notés !) Semaine 40

• Affinage des Spécification – Transfert Simu-API Semaine 41-2

• Développements spécifiques Semaine 44-5

• Développements des interfaces Semaine 46-7

• Mise au point: tests d’intégration puis de robustesse Semaine 48-9

• Ultimes réglages puis Démo globale et EXPOSES Semaine 50-1

S1

S2

S3

S4

S5

S6-7

S8-9

S10-11

S12-13

S14-15

SEQ

API

simu

19

Équipe projet = 15 élèves ?

• 1chef de projet coopté par l’équipe

– animation et coordination de l’équipe

– interface avec le « client / consultant »

– Coordination API / Simu

• Des experts (14 élèves)

– 6 élèves APIs Wago pour 13 zones (programmes)

• A la fin de l’intégration, il y aura 1 programme pour chaque zone

– 8 élèves

• en SIMULATION pendant 5 semaines

• En développement des services pendant 10 semaines

Mixité obligatoire !

20

Rôle du chef de projet

• Gestion du projet

– Gestion des tâches, ressources, délais, qualité (documentaire)

• Cohérence des choix techniques

– Animation du débat, synthèse des modèles, cohérence de groupe

• Relation avec les encadrants et les membres de l’équipe

• Gestion des productions de l’équipe

– Planifier, contrôler, réagir, diffuser

– Partage de documents, programmes

• Google drive, Dropbox, …

• Profil : Organisé, méthodique, compétences

techniques pluridisciplinaires, diplomate

21

– Modélisation de la cellule• Affectation des opérations de montage aux robots Kuka

• Choix de routage des shuttles

– Choix de la stratégie d’exploitation en fonction de critères à optimiser tels que :

• Charge des ressources (robot, vision, manipulateur, shuttle…)

• Temps de séjour des produits finis

• Cadence en sortie

• Exploitation des redondances de montage

• Production unitaire ou par campagne…

sous contraintes telles que Stockage

(1 shuttle sur le poste + 1 en amont du poste)

– Simulation • pour valider les choix précédemment retenus

Rôle du groupe « Simulation » TRÈS important pour fixer les choix de routage & montage des produits,

=> Transfert des décisions vers les binômes API

Equipe simulation (8 élèves)

22

Groupes API (6 élèves)

– Gérer le routage

• Capteurs, butées, aiguillages, décision selon les tags lus

– Gérer les interactions avec les postes

• De montage (robots)

• D’inspection (vision)

• De chargement / déchargement

• Identification de la tâche à réaliser

• Consignation des états dans les tags

• Supervision

• boucles de contrôle / commande

Profil : expérience requise en développement sur API pour au moins 50% de l’effectif

23

Services « Robots »

– Apprendre les points caractéristiques

– Programmer les trajectoires

– Interagir avec l’API maître

• Handshake: Exécution des ordres / feedback

• Remontée d’informations

– Gérer les stocks locaux (palettes)

– Respecter les modes de marche

• Nominal, début, fin de production, rupture partielle de stocks

• Figeage commandé (supervision) puis reprise

– Optimisation

• Fluidité, rapidité des trajectoires

Profil : Expérience requise pour au moins 1 membre du binôme

2

24

Inspection « Vision »

- Inspection des produits finis

- Vérifier la validité des montages- Définition de zones d’inspection

- Tests de présence/absence +

dimensionnels + tests de colorimétrie

- Résultats : Bon / Pas Bon (pourquoi ?)

- Codifier l’erreur

- Communiquer avec l’API (via ModbusTCP)

- Elaborer l’interface opérateur

au niveau du poste d’inspection

COGNEX Insight 1000 couleur

•Profil : débutant1

25

Supervision

• Outil: PcVue

– Saisie des OF

– Commande des modes de marche

– Vue hiérarchisée de la cellule

– États des équipements

– Statistiques de production

– Indicateurs de performance (MTBF,TRS,…)•Profil : débutant

1

« poste manuel »

26

• Développement d’IHM pour l’opérateur (PcVue)

– Spécifier les tâches manuelles, leur séquencement

• Action corrective appropriée sur produit défectueux

– Compléter l’information sur demande

• Notice de montage (ex: vidéo)

1

Manipulateur / Wago

• Commande du chargement/déchargement

des supports par le manipulateur cartésien,

au moyen d’un API WAGO

27

1

28

Rôle des enseignants

• AVANT TOUT: la sécurité

– des personnes

– des équipements

• Clients

– préciser le besoin

• Consultants

– support technique (coaching)

– neutralité vis à vis des choix

1 shuttle: 2 500 €

1 robot: 40 000 €

Le convoyeur: 130 000 €

Etc…

29

Coaching par les enseignants

Simulation flux Cauffriez (premières séances)

Robots Deneux, Sallez,

API Wago Berger, Popieul,

Cognex Sallez,

PCvue Deneux (supervision),

Berger, Popieul (comm OPC)

30

• Communiquer

– partage d’un CdC qui évolue

– espace de travail commun

• Suivre une méthode de travail

– maîtrise du déroulement

• Se documenter

– consulter les documentations

• Douter

– éviter a priori et certitudes

– tester toutes les E/S, toutes les interfaces

Démarche gagnante

31

Difficultés techniques

– Il ne faut plus

• organiser des commandes connues

• mettre en œuvre un fonctionnement imposé

• converger vers « la » solution (celle de l’enseignant)

– MAIS

• définir un fonctionnement souhaité

• identifier les moyens adéquats

• itérer…

32

Difficultés organisationnelles

– planifier et gérer son propre projet,

• sanction auto-affectée : séances supplémentaires,

– obligation de collaborer,

• avec le chef de projet (respecter le protocole de suivi)

• avec le groupe (format de codage, de communication,

handshake)

• avec les autres équipes (réservation de créneaux horaires)

33

Conclusions…

• Enseignement de synthèse,

• Une démarche de projet,

• Intégrer, Manager des technologies en

contexte

• ex : Ethernet =>

- caractère universel,

- protocoles connus,

- standards : outils, docs…

34

YAPLUKA!- Préciser les rôles

- Découvrir la cellule

- Réfléchir -> spécifier

- Les Processus

-nominaux, dégradés

- Les interfaces

-Zones, équipements, groupes

- Données

- Etiquettes, codes divers

- Formaliser

- Les spécifications partagées