Comment nous avons construit une usine éphémère en 40 heures seulement à l'occasion de l'exposition Digital Factory 2023

Dans le contexte actuel d'évolution rapide et de numérisation croissante, les fabricants de toutes tailles accélèrent leurs efforts sur le site transformation numérique afin de devenir plus agiles et plus résistants.

Les bouleversements qu'a connus le secteur au cours des dernières années ont mis en évidence cet impératif. Pour rester compétitives dans ce nouvel environnement, les entreprises doivent pouvoir s'adapter rapidement. Pour ce faire, elles doivent articuler leur pile technologique autour d'un écosystème ouvert de technologies, sans limites quant aux types de solutions qu'elles peuvent mettre au point. Mais comment les fabricants sont-ils censés créer une solution cohérente à leurs problèmes de production alors qu'il existe tant de logiciels et de matériels disparates ? Et comment peuvent-ils mettre en œuvre ces technologies rapidement et apporter un réel changement à leurs opérations au lieu de simplement tourner en rond dans un purgatoire pilote ? C'est là que la plateformeFrontline Operations de Tulip entre en jeu.

Nous avons fait équipe avec Formlabs et Autodesk pour montrer à quel point Tulip peut être mis en œuvre rapidement et facilement dans n'importe quel processus. Notre Pop-Up Factory a permis aux participants à la conférence The Digital Factory de se mettre dans la peau d'un opérateur de première ligne et d'expérimenter les mêmes outils et processus numériques que ceux qui constituent la base de transformation numérique dans la fabrication. En utilisant une application Tulip pour gérer le flux de travail, les participants ont été guidés du début à la fin du processus de construction de leur propre souris sans fil, qu'ils ont pu ramener chez eux à la fin de la journée. Lisez la suite pour savoir comment nous avons exploité Tulip pour intégrer de manière transparente un large éventail de technologies différentes et rationaliser le processus de production pour les participants à notre Pop-Up Factory.

Disposant de peu de temps pour planifier, les équipes des sites Tulip, Formlabs et Autodesk se sont rapidement réunies pour choisir l'article à fabriquer. Les exigences en matière de conception étaient les suivantes : l'article devait être facile à assembler pour les opérateurs, présenter des techniques de fabrication avancées et permettre une augmentation rapide de la production en cas de besoin. Après avoir choisi un chargeur sans fil pour la Pop-Up Factory de l'année dernière, nous avons décidé de poursuivre sur le thème de l'électronique personnelle sans fil.

Finalement, nous avons opté pour une souris Bluetooth fabriquée à partir de pièces imprimées en 3D et encliquetables. Cette décision a été motivée par la simplicité du processus d'assemblage, la disponibilité des composants électroniques nécessaires et la possibilité de créer un objet visuellement attrayant et hautement fonctionnel. De plus, nous avons pensé que les participants apprécieraient de pouvoir examiner de plus près l'ingénierie interne d'un objet avec lequel ils interagissent quotidiennement.

Cependant, le choix du type d'objet que les participants emporteraient chez eux n'était qu'une première étape. Ensuite, nous avons dû concevoir le processus de production que les participants suivraient pour assembler la souris pendant l'événement. Nous avons dû nous asseoir et résoudre un certain nombre de problèmes de production, tels que :

• Comment allons-nous concevoir l'enceinte imprimée en 3D pour qu'elle soit à la fois économique et facile à assembler ?

• Comment pouvons-nous imprimer suffisamment de pièces à l'échelle afin d'en avoir assez pour l'événement ?

• Comment les participants seront-ils guidés tout au long du processus d'assemblage ?

• Comment s'assurer que les participants qui n'ont aucune expérience pratique de la fabrication assemblent leur souris sans commettre d'erreurs ?

• Et comment y parvenir à quelques jours de l'échéance ?

En utilisant Autodesk Fusion 360, l'équipe de Autodesk a travaillé au développement de notre souris depuis les étapes conceptuelles jusqu'à la vérification de la conception et à la fabrication grâce à leur package CAO de bout en bout.

La suite complète d'outils disponibles pour faciliter la conception pour Fabrication additive (DfAM) et la conception générative était particulièrement pertinente pour notre site cas d'utilisation . Ces outils permettent notamment de créer des structures en treillis pour accroître la rigidité et la légèreté des pièces imprimées, d'agencer automatiquement plusieurs pièces pour qu'elles s'intègrent dans un seul volume de construction, ainsi que des outils de simulation pour analyser les performances de la conception dans diverses conditions d'essai.

Nous avons également exploité la suite d'outils de Autodeskpour ajouter un élément de personnalisation aux souris en ajoutant un motif en relief à la surface de chaque souris. Ces motifs allaient d'un simple bruit de voronoï à un treillis volumétrique, en passant par des rayures zébrées.

Après avoir finalisé la conception des composants de notre souris dans Fusion 360, nous avons pu passer à la production en série des pièces que les participants allaient ensuite assembler.

Afin de mettre en évidence l'extrême flexibilité offerte par l'impression 3D, nous avons décidé d'offrir aux participants le choix entre trois matériaux avec lesquels ils pourraient construire leur souris. Les spécificités de chaque matériau ont déterminé la manière dont nous allions produire les pièces :

• Nylon-12, non fini SLS : Semblable aux méthodes plus traditionnelles de Fabrication additive, le frittage sélectif par laser (SLS) permet de créer des pièces avec des géométries internes complexes impossibles à réaliser avec les processus soustractifs traditionnels. La technologie SLS employée par Formlabs permet également de créer des pièces finies sans avoir recours aux supports ou aux longs temps de durcissement requis par les imprimantes FDM ou SLA traditionnelles. Le matériau que nous avons choisi d'imprimer est le Nylon-12, sélectionné pour sa grande résistance à la traction, sa ductilité et sa stabilité environnementale.

• Nylon-12, SLS tambouriné : Si la finition de surface résistante d'une pièce SLS sortant directement de l'imprimante convient parfaitement aux prototypes, les fabricants mettent souvent en œuvre des étapes supplémentaires afin d'améliorer l'aspect et le toucher des produits qui finiront dans les mains des clients. Les participants avaient la possibilité de choisir une impression SLS ayant subi un vibro-broyage puis une teinture afin de lui donner un aspect plus convivial pour le consommateur. Bien que le point de départ soit exactement le même que celui des pièces en Nylon-12 non finies, un post-traitement peu coûteux tel que le culbutage peut réduire la rugosité de la surface jusqu'à 80 %.

• BioMed Clear, Medical-Grade SLA: L'impression par stéréolithographie (SLA) est l'une des méthodes les plus courantes de Fabrication additive, et est généralement utilisée lorsqu'une grande fidélité d'impression est une priorité. Pour présenter cette technologie, nous avons également fourni aux participants des pièces imprimées en BioMed Clear, une résine transparente approuvée par la FDA et généralement utilisée dans les applications biomédicales. Les résines utilisées sont spécialement formulées et les pièces finales sont généralement stérilisées pour pouvoir être utilisées en toute sécurité dans tous les domaines, des aligneurs dentaires aux prothèses articulaires.

Avec des centaines de participants qui allaient passer par la chaîne de production de la Pop-Up Factory, nous devions augmenter considérablement la production afin de répondre à la demande attendue lors de l'événement. Pour ce faire, nous nous sommes adressés à Formlabs, qui a exploité sa ferme d'impression interne pour produire les composants dont nous avions besoin. Alors que l'impression de centaines de ces pièces serait normalement un processus très fastidieux, grâce aux outils d'automatisation de Formlabs, nous avons pu imprimer toutes les pièces dont nous avions besoin dans les délais impartis. Grâce à de nouveaux outils tels que Form Auto, qui permet d'imprimer 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, l'entreprise a pu imprimer rapidement l'énorme volume de pièces requis avec une intervention humaine minimale. L'intégration de l'écosystème Formlabs dans votre flux de travail avec Tulip vous permet d'aller encore plus loin en vous connectant à leur API afin d'envoyer des fichiers, de contrôler les consommables et de suivre les impressions du début à la fin sur un parc d'imprimantes.

Bien entendu, nous avions encore besoin d'un espace de travail physique où les participants auraient à assembler leurs souris. Nos exigences étaient simples : Chaque station devait disposer d'une zone pour construire l'appareil, de bacs pour conserver notre stock de pièces, ainsi que de points de montage pour un moniteur, des caméras de vision industrielle et d'autres dispositifs IIoT utilisés dans le processus de production.

Notre projet de ligne de production consistait en quatre bancs d'assemblage identiques, chacun équipé d'un écran monté pour afficher les instructions de travail, d'un kit de lumière Tulip pour guider le prélèvement, de deux caméras standard pour Vision par ordinateur, d'une lumière andon pour indiquer l'état de la station, d'une pédale pour permettre aux opérateurs d'interagir avec l'application et d'un dispositifEdge IO Tulip pour assurer la connectivité.

Une fois les postes de travail entièrement assemblés, notre ligne de production de souris sans fil était presque prête à passer à la vitesse supérieure.

Il ne restait plus qu'à relier les différents éléments matériels et logiciels à l'aide d'une interface utilisateur intuitive pour guider les participants tout au long du processus de production. Pour ce faire, nous avons utilisé la plate-forme Frontline Operations de Tulip(ainsi que l'Edge IO), qui nous a permis d'intégrer de manière transparente tous les éléments, des lampes Andon aux imprimantes d'étiquettes, en passant par les caméras de vision industrielle, dans notre application afin de donner vie à notre ligne de production.

À la base, Tulip est une plateforme sans code, qui permet aux développeurs citoyens de créer des solutions puissantes comme celles-ci sans avoir besoin de recourir à des ressources informatiques limitées pour programmer une application personnalisée à partir de zéro. Cela accélère considérablement le cycle de développement, ce qui signifie que les projets mis en œuvre de cette manière peuvent atteindre un délai de rentabilité beaucoup plus court. Un exemple concret : Les applications que nous avons créées pour gérer notre Pop-Up Factory ont été développées en 40 heures seulement !

Tulip simplifie encore le processus d'intégration dans votre infrastructure existante grâce à son cadre de connecteurs, qui permet une intégration directe avec n'importe quelle API ouverte. Cela signifie que, que vous cherchiez à vous connecter à vos machines existantes ou à mettre en œuvre les derniers outils d'IA générative, vous pouvez le faire sur Tulip sans avoir besoin de dépenser de précieuses ressources d'ingénierie pour créer une solution personnalisée à partir de zéro.

Le matin de la conférence, les participants ont commencé à affluer dans le centre de congrès et nous disposions désormais de la main-d'œuvre nécessaire pour mener à bien notre processus de production. Cependant, contrairement à un opérateur d'usine typique qui a des années d'expérience dans la gestion de sa partie de la chaîne de production, nos travailleurs allaient effectivement travailler à l'aveugle. Afin de nous assurer que les souris étaient toujours assemblées sans défaut, nous avons créé une application sur Tulip pour guider les participants tout au long du processus à l'aide d'instructions de travail numériques, tout en effectuant des vérifications en ligne pour s'assurer que chaque souris était fabriquée conformément aux spécifications.

À l'aide d'une caméra montée en haut du poste de travail et des fonctions natives de vision industrielle de Tulip, l'application qui gère chaque banc attendait qu'un participant s'approche et scanne son badge de la convention avant de commencer à afficher des instructions à l'écran. Tout au long des étapes suivantes du processus de construction, les utilisateurs étaient guidés par des instructions de travail interactives tandis que la qualité de leur travail était vérifiée par la vision industrielle :

• Le processus a commencé par la récupération de la plaque de base de l'assemblage de la souris, puis du circuit imprimé contenant toute l'électronique de la souris, et enfin de la lentille optique. Pour aider nos opérateurs à localiser chacun de ces composants parmi les multiples bacs à pièces, nous avons intégré un systèmePick to Light qui éclaire une bande LED au-dessus du bac correspondant à chaque composant. Nos caméras de vision industrielle ont surveillé le processus pour s'assurer que les bonnes pièces étaient effectivement prélevées.

• Ces trois composants étant prêts sur le poste de travail, les participants pouvaient passer à l'étape suivante, à savoir l'assemblage proprement dit de leur souris. Grâce aux instructions de travail riches et visuelles intégrées à l'application Tulip , ils ont été guidés tout au long du processus d'assemblage de la lentille et de la base de la souris, suivi de l'encliquetage du circuit imprimé et de la mise en place par pression des contacts de la batterie. Chaque fois qu'ils étaient prêts à passer à l'étape suivante, les participants pouvaient avancer dans les instructions à l'aide d'un bouton de pédale connecté à l'application Tulip par l'intermédiaire d'un dispositif Edge IO.

• La base de la souris étant prête, l'application a ensuite présenté aux participants un choix de trois matériaux pour la partie supérieure de leur souris. Il s'agissait du SLS non fini, du SLS tambouriné et teinté, ainsi que de la résine BioMed Clear avec les différents motifs de surface. Cette étape de l'application a de nouveau été intégrée au système de vision industrielle et au site Pick to Light afin d'indiquer les bacs de pièces disponibles en fonction des niveaux de stock actuels. L'application a également enregistré le matériau choisi par l'opérateur.

• Lorsque l'application a détecté que l'opérateur avait choisi un dessus de souris, elle l'a invité à identifier le motif qu'il avait choisi en plaçant la pièce sous une caméra d'inspection dotée d'un système de vision industrielle. Les résultats de l'analyse s'affichent à l'écran et indiquent le motif identifié par le modèle, ainsi que son niveau de confiance. Ces informations étaient à nouveau stockées dans le registre de production pour cette souris.

• Une fois le modèle validé, l'application passait automatiquement à l'étape suivante des instructions de travail, qui fournissaient des visuels guidant le participant tout au long du processus d'encliquetage du plateau de souris qu'il avait sélectionné avec la base qu'il avait déjà assemblée. Là encore, les opérateurs utilisaient la pédale connectée à l'application pour avancer une fois l'étape terminée.

• La souris étant enfin terminée, il ne restait plus qu'une étape de contrôle de la qualité. S'appuyant une nouvelle fois sur le système Pick to Light , l'application demandait aux participants de prendre une batterie dans les bacs d'inventaire et de l'installer pour mettre la souris sous tension, ainsi que de choisir un récepteur USB Bluetooth afin de la connecter à un ordinateur. Pour que les opérateurs puissent terminer l'étape de contrôle de la qualité, ils devaient ensuite connecter leur récepteur à un dongle USB de test et cliquer sur une zone cible affichée dans l'application des instructions de travail afin de confirmer son fonctionnement.

• Une fois l'étape finale de contrôle de la qualité terminée, l'application a présenté aux participants une représentation visuelle de l'enregistrement de la production de leur souris. Chaque participant ayant déjà confirmé son identité à l'aide d'une image de son badge lors de l'étape initiale, nous avons pu extraire son nom à l'aide de la reconnaissance optique de caractères (OCR). Nous avons également mesuré le temps qu'il leur a fallu pour achever le processus de production et avons ajouté ces points de données à leur dossier de production. Nous leur avons présenté toutes ces données ainsi qu'une comparaison en temps réel avec les autres participants, afin qu'ils puissent voir comment ils se situent les uns par rapport aux autres.

Après avoir entièrement assemblé et contrôlé la qualité de leur appareil, les participants étaient désormais libres de ramener chez eux leur nouvelle souris sans fil en étant sûrs qu'elle fonctionnerait comme prévu. En fin de compte, les données que nous avons recueillies sur Tulip ont montré que près de 300 personnes étaient passées par la Pop-Up Factory, avec un temps de cycle moyen de 4 minutes et 55 secondes.

Cependant, guider les participants dans l'assemblage de leur souris n'était qu'une partie du processus de production. En utilisant Tulip, nous avons créé une suite d'applications interconnectées qui ont été utilisées pour obtenir une visibilité sur le processus et s'assurer que la Pop-Up Factory fonctionnait efficacement.

L'un des principaux avantages de l'utilisation des applications Tulip pour piloter vos opérations de première ligne est que vous pouvez obtenir une visibilité en temps réel de l'état de votre processus de production. Tulip offre des outils puissants pour créer des modèles de données personnalisés et des analyses intuitives, le tout sans avoir à écrire votre propre code.

Nous avons exploité ces caractéristiques dans la deuxième application que nous avons créée pour soutenir les opérations de la Pop-Up Factory : une production Tableau de bord affichée sur un ensemble de grands moniteurs à côté de la ligne d'assemblage. L'application a permis aux responsables et aux opérateurs de se faire une idée de l'efficacité de la Pop-Up Factory grâce à des graphiques et des analyses en temps réel. Une moitié du site Tableau de bord affichait Données process, y compris une répartition des matériaux les plus populaires choisis par les participants pour leur souris, et un aperçu des différentes quantités de souris produites à chaque poste de travail. L'autre moitié du site Tableau de bord donnait un aperçu des niveaux de stock de l'usine, y compris une ventilation par poste de travail, ainsi qu'une vue historique des stocks au fil du temps.

Nous avons également utilisé ce site Tableau de bord bien en vue pour orienter les participants vers les postes de travail ouverts. Pour ce faire, nous avons utilisé un autre élément puissant de la plateforme Tulip - Automations - pour suivre l'état de chacun des postes de travail. Les automatismes vous permettent d'exécuter une logique en arrière-plan de vos opérations de fabrication afin de rendre vos flux de travail plus efficaces, plus précis et plus productifs. En utilisant une logique conditionnelle exécutée en arrière-plan pour déterminer si chaque poste était utilisé ou non, nous avons pu afficher cette information sur le site Tableau de bord et guider les participants vers le bon poste. Cela a permis de garantir le bon déroulement de notre processus de production tout au long de la journée.

Le logiciel de Tulipétant basé sur l'informatique dématérialisée, il est facile de l'utiliser sur différents appareils ou systèmes d'exploitation. Cela va de l'ordinateur de bureau au mobile, en passant par Appareils Edge.

Nous avons tiré parti de cette situation en créant une application Gestion d'inventaire , à laquelle le personnel chargé de la gestion de la chaîne de production pouvait accéder depuis son téléphone, quel que soit l'endroit où il se trouvait dans la Pop-Up Factory. Cela leur a permis de connaître en temps réel les niveaux de stock des différents composants à chaque poste de la chaîne de production. Lorsqu'un composant particulier passait sous le seuil de quantité minimale, l'application Tulip déclenchait une alerte, envoyant un message aux responsables utilisant l'application mobile pour leur demander de réapprovisionner l'inventaire avec un nouveau lot de pièces.

Comme nous avons pu le démontrer avec notre Pop-Up Factory, une suite de seulement trois applications connectées, développées en une seule semaine de travail, peut gérer de manière transparente les opérations de première ligne de bout en bout. Grâce à l'architecture ouverte de Tulip, l'intégration avec tous les éléments, des systèmes andon et Pick to Light à Apprentissage machine et aux analyses avancées, est très simple. Cette approche d'écosystème ouvert vous donne la liberté de construire votre pile technologique de fabrication autour d'une grande variété de solutions matérielles et logicielles sans être enfermé dans un fournisseur unique, ce qui garantit que votre entreprise peut rester adaptable.

S'il peut sembler irréaliste de numériser une chaîne de production à grande échelle en seulement 40 heures, dans l'environnement économique actuel qui évolue rapidement, les entreprises doivent être capables de s'adapter rapidement aux conditions changeantes du marché afin de rester compétitives. En adoptant un écosystème technologique ouvert, vous pouvez développer une pile technologique qui répond aux besoins uniques de votre organisation, ce qui vous permettra d'atteindre de nouveaux niveaux d'efficacité, de qualité et de rentabilité.

Nous avons montré qu'avec une plateforme comme Tulip - qui permet aux développeurs citoyens de créer des applications composable et d'exploiter un large éventail de technologies provenant de nombreux fournisseurs différents - vous pouvez créer des solutions puissantes qui peuvent être rapidement mises en œuvre pour entraîner des changements positifs dans vos opérations. En construisant votre pile technologique de fabrication sur un écosystème de technologies comme celles qui nous ont aidés à réussir le Pop-Up Factory de cette année, vous pouvez vous aussi permettre à votre organisation de.. :

Donnez aux experts en processus des outils puissants pour résoudre les problèmes

Grâce à la plateforme sans code de Tulip, les développeurs citoyens sont en mesure de résoudre des problèmes de production complexes sans avoir besoin d'une expérience approfondie en matière de programmation ou d'utilisation de logiciels d'automatisation complexes. TulipL'éditeur de App fournit un canevas intuitif pour la création d'applications avec une interface de type "glisser-déposer". Vous pouvez facilement créer des interfaces orientées vers l'opérateur, construire une logique basée sur des déclencheurs et exploiter des widgets personnalisés pour piloter vos flux de production. Cela permet aux développeurs citoyens de créer et de déployer des solutions dans l'atelier plus rapidement que jamais.

Facilitez le travail des opérateurs avec Composable Apps

Les applications destinées aux opérateurs et conçues à l'adresse Tulip fournissent à vos travailleurs de première ligne les bonnes informations au bon moment et s'intègrent aux technologies qu'ils utilisent quotidiennement dans le cadre de leurs activités. Grâce à des instructions de travail intuitives, hautement visuelles et interactives qui s'intègrent aux dispositifs IIoT tels que les caméras de vision industrielle, vous pouvez vous assurer que vos opérateurs font bien les choses du premier coup. TulipLa flexibilité inégalée et la facilité de développement du logiciel vous permettent également d'intégrer rapidement les commentaires des opérateurs afin d'améliorer continuellement l'expérience des travailleurs de première ligne.

Bénéficiez d'une visibilité en temps réel sur tous les aspects de vos opérations

Bien que notre processus d'assemblage soit entièrement manuel, nous avons été en mesure de capturer un large éventail de données sur chaque souris produite et de calculer des paramètres tels que le temps de cycle moyen. Grâce à des interfaces conviviales qui facilitent la collecte de données provenant des personnes, des machines et des capteurs de votre entreprise, vous pouvez vous aussi obtenir une visibilité en temps réel sur le fonctionnement de vos opérations. TulipLes puissantes fonctions d'analyse sans code d'EMC permettent de créer facilement des tableaux de bord, de suivre les indicateurs clés de performance qui vous importent et de réagir rapidement pour résoudre les problèmes en temps réel. Vous pouvez définir des seuils et construire une logique pour déclencher des alertes par e-mail, SMS, lampes Andon, etc.