L'usine numérique du futur

Le fournisseur leader d'armoires électriques et de systèmes Rittal, une entreprise du groupe Friedhelm Loh, investit dans ses sites allemands de Haiger, Hof et Rittershausen.

D'ici 2018, le site de Haiger accueillera l'usine de boîtiers compacts la plus moderne au monde, avec une production numérisée hautement automatisée, qui répondra aux principes de l'industrie 4.0.

Pour ce faire, la fabrication en trois étapes des boîtiers compacts, qui comprend l'usinage de la tôle, la peinture et le montage, est mise en réseau de bout en bout.

9000 boîtiers compacts doivent quitter chaque jour l'usine ultramoderne de Haiger. Les structures Industrie 4.0 constituent la base de processus de production, de logistique et de communication hautement efficaces.

Dans cette usine du futur, le rôle de partenaire de numérisation revient à Orbis, en tant que spécialiste IT pour les solutions Industrie 4.0.

Fabrication jusqu'à la taille de lot 1

"Dans la nouvelle usine, nous allons mettre en réseau numérique toutes les étapes de travail, de la commande du client à la logistique en passant par la fabrication".

explique Carsten Röttchen, directeur de la production.

"De cette manière, nous pourrons à l'avenir fabriquer les quelque 9000 petits boîtiers par jour de manière extrêmement efficace et, en cas de besoin, jusqu'à la 'taille de lot 1'".

La mise en réseau numérique et la production hautement automatisée qui en découle sont réalisées par Rittal avec Orbis Manufacturing Execution System (MES) et SAP ERP.

Orbis MES relie les processus du Shop-Floor de manière bidirectionnelle avec SAP Business Suite. L'usine numérique est entièrement planifiée dans le système SAP et pilotée avec Orbis MES.

L'intégration SAP d'Orbis MES a été certifiée par SAP avec le label de qualité "Powered by the SAP-NetWeaver Technology Platform".Orbis MES permet l'intégration complète des processus MES dans les processus de planification et de contrôle de la production (SAP PP), de la maintenance (SAP EAM), de la gestion de la qualité (SAP QM), de la logistique (SAP LES) et de la gestion du personnel (HCM).

Ce n'est que grâce à ce haut niveau d'intégration des processus qu'il est possible d'automatiser le déroulement des processus dans la Smart Factory. Dans le système SAP, on obtient ainsi une représentation virtuelle de ce qui se passe réellement dans l'usine en "temps réel".

Connecter SAP ERP et la production

La saisie des données machine (MDE) est un composant central d'Orbis MES. Les machines sont ainsi directement intégrées dans les processus SAP. La préparation des données obtenues est toujours actualisée dans des tableaux de bord conviviaux.

Il en résulte une visualisation complète de l'état des machines et des installations de production et de montage comme base d'une fabrication transparente et efficace.

Avec Orbis MES, il est possible de commander des processus avec des machines, des terminaux, des capteurs, des balances, des commandes, des modules E/S jusqu'à des feux de signalisation, des scanners RFID, des composants Bluetooth ou même des terminaux mobiles, etc.

Un autre élément d'Orbis MES est la saisie des données d'exploitation (BDE). Les personnes au niveau du shop floor sont ainsi activement impliquées dans le déroulement des processus de l'usine sans papier.

Des informations complètes et fiables sur le déroulement de la commande sont disponibles en "temps réel". L'intégration des personnes impliquées dans le processus de production s'effectue selon le principe proactif du "push".

Fabrication entièrement sans papier

Les objectifs de l'usine numérique dans le contexte de l'industrie 4.0 sont une automatisation continue et un suivi des processus tout au long de la chaîne de création de valeur. L'objectif est de reproduire une production orientée sur les lots, allant des produits de série à la production personnalisée à l'unité.

L'objectif est de parvenir à une production sans papier, dans laquelle les composants de l'infrastructure technique (machines, installations, capteurs, logiciels, etc.) sont mis en réseau ou intégrés de manière bidirectionnelle.

Les stocks et les temps de passage sont réduits grâce à des processus de production, de logistique et de communication entièrement automatisés. Une gestion numérique des pannes, qui déclenche des processus automatisés en fonction des événements, réduit les temps d'arrêt à un minimum.

"Industrie 4.0 signifie pour nous flexibilisation et automatisation, et ce de manière aussi sûre que possible pour les processus".

explique Moritz Heide, chef de groupe Production IT Design.

Orbis utilise ses propres solutions pour réaliser l'usine numérique et se sert pour cela du système ERP SAP existant comme système de pilotage pour intégrer et visualiser les processus.

Toutes les solutions Orbis pour l'industrie 4.0 sont donc entièrement intégrées dans SAP Business Suite. Les projets de numérisation peuvent ainsi être facilement mis en œuvre dans un environnement SAP existant - progressivement ou complètement.

Pour automatiser de bout en bout les processus dans l'usine numérique, Orbis a développé Orbis Multi-Process Suite (Orbis MPS).

Cette suite de numérisation intègre les machines et les appareils de manière bidirectionnelle dans les processus SAP et permet des processus continus et transparents.

Les interruptions de processus, par exemple sous la forme d'une saisie "manuelle" des données, sont remplacées par un échange d'informations rapide et automatisé.

Le traitement des processus, jusqu'à présent manuel et par étapes, devient ainsi une chaîne de processus intégrée de bout en bout. Orbis MPS peut être utilisé dans tous les processus d'une entreprise et constitue la technologie de base ainsi qu'une partie intégrante des solutions Orbis MES et Orbis Logistics.

Grâce à l'interaction des processus industriels avec des processus logistiques, de qualité et de maintenance entièrement automatisés en "temps réel", le Shop-Floor est reflété 1:1 dans SAP.

Un objectif essentiel de Rittal en ce qui concerne la mise en réseau du Shop-Floor avec SAP ERP par Orbis MES est une connexion standardisée de l'infrastructure technique. Cela permet par exemple de mettre en réseau ou d'intégrer des machines et des systèmes dans les plus brefs délais et à un coût raisonnable.

Les frais de maintenance s'en trouvent également considérablement réduits. Norbert Ruppik, chef de projet informatique, résume ainsi :

"Pour la première fois, nous créons ici avec l'informatique une intégration verticale complète, du système ERP à l'API sur la machine".

Circuits de régulation pour la production événementielle

Orbis MES permet à Rittal d'automatiser les processus de fabrication sur la base de boucles de contrôle. Par exemple, le réapprovisionnement des outils et des matériaux de production est entièrement automatisé grâce à des boucles de régulation autonomes.

Pour cela, la structure de production réelle est représentée virtuellement dans Orbis MES. L'avantage principal est que la commande de réapprovisionnement fonctionne ainsi en fonction des besoins et "en fonction des événements".

En d'autres termes, si le stock de matériaux s'épuise, une commande de réapprovisionnement est automatiquement initiée par le système - de manière totalement auto-organisée et juste à temps.

Ces circuits de régulation permettent également de mettre en œuvre une gestion des exceptions et des perturbations, dans le cadre de laquelle des processus sont déclenchés automatiquement en fonction des événements.

Par exemple, les pannes correspondantes peuvent être transmises au collaborateur compétent selon le principe "push", de sorte qu'une intervention manuelle dans le déroulement de la production n'est plus nécessaire qu'en cas de panne.

En cas de dépassement des valeurs limites, une alarme est automatiquement déclenchée, ce qui déclenche la commande de pièces de rechange ainsi qu'un ordre de maintenance ou de gestion de la qualité et informe le collaborateur de la réparation à venir.

Ces processus hautement automatisés permettent une planification précise de la production.

"On ne planifie plus en jours de production. Dans la nouvelle usine, la planification se fait à la seconde près".

commente Moritz Heide.

La visualisation en "temps réel" crée la transparence

La technologie Orbis est également utilisée pour visualiser les données des machines. L'opérateur de la machine profite d'une représentation simple et en temps réel des informations et détecte par exemple immédiatement les pannes.

Les données de production et de processus, par exemple de la fabrication, sont clairement visualisées sur une interface intuitive basée sur le web. Elles peuvent être consultées à tout moment et partout par l'utilisateur final sur n'importe quel terminal, en fonction de son rôle et de ses autorisations.

En reliant le niveau shop-floor au niveau management, Orbis MES fournit de manière claire la bonne information à la bonne personne au bon moment - l'ensemble de l'usine devient transparent.

Un flux de pièces unique entièrement automatisé en tant que projet pilote

Dans le cadre d'un projet pilote, Orbis a déjà mis en place chez Rittal un processus One-Piece-Flow dans l'usine de Herborn, qui est entièrement intégré dans SAP Business Suite.

Dans ce processus entièrement automatisé, la saisie d'une commande client, y compris les modifications spéciales souhaitées, s'effectue avec un support graphique en communication directe avec les logiciels d'Eplan et de Cideon, ainsi que le transfert des données vers SAP.

Le dessin et le programme CN sont générés automatiquement et transmis sans problème à Orbis MES. Ensuite, Orbis MES commande un robot laser avec ces données, qui effectue ensuite l'usinage correspondant du boîtier.

Cette mise en réseau et cette automatisation très efficaces ont permis de personnaliser les produits jusqu'à la taille de lot 1, l'un des objectifs déterminants de l'usine numérique au sens de l'industrie 4.0.