Construction de l'usine pop-up à la Digital Factory 2022

Dans un monde où le changement est la seule constante, répondre rapidement à la demande du marché en utilisant une approche agile est devenu un avantage stratégique pour les entreprises qui s'efforcent d'être compétitives dans leur secteur. Pour démontrer comment les technologies numériques émergentes permettent aux organisations d'agir plus rapidement que jamais, nous avons construit une usine pop-up lors de la conférence Digital Factory à Boston.

En collaboration avec Formlabs, Vention, Autodesk, RealWear et Be Global Safety, nous avons créé, en 24 heures seulement, une usine et une démonstration qui ont permis aux participants de découvrir les nouvelles technologies de fabrication numérique. Avec pour toile de fond le port de croisière Flynn à Boston, les participants ont été guidés du début à la fin du processus d'assemblage de leurs propres chargeurs de téléphone sans fil imprimés en 3D, qu'ils pouvaient emporter chez eux à la fin de l'événement.

La Pop-up Factory a également fait une apparition à l'IMTS 2022 à Chicago, avec Formlabs, Tulip, Vention et Autodesk.

Voici comment nous avons procédé.

En quelques jours de planification, les équipes de Tulip, Formlabs, Vention, Autodesk et RealWear ont collaboré pour mettre en évidence le processus de conception, de construction et d'assemblage d'un objet à emporter pour les participants. L'objet devait être facile à assembler, évolutif et fonctionnel, afin de démontrer la valeur des technologies avancées et la manière dont elles sont utilisées pour construire le monde qui nous entoure.

Un chargeur sans fil Qi dans un boîtier imprimé en 3D s'est avéré être le vainqueur, grâce à sa grande facilité d'utilisation et d'assemblage.

Choisir un objet à emporter était l'étape la plus facile. Ensuite, l'équipe a dû s'asseoir et répondre à certaines questions clés :

• Comment concevoir des pièces imprimées en 3D, faciles à assembler et adaptées à l'électronique du chargeur sans fil ?

• Comment pouvons-nous imprimer des centaines de ces pièces à temps pour l'événement ?

• À quoi ressemble l'expérience de l'opérateur ?

• Comment pouvons-nous accueillir des centaines de participants et nous assurer qu'ils ont la meilleure expérience possible tout en montrant chaque étape du processus de fabrication ?

• Et comment pouvons-nous construire tout cela en 24 heures seulement ?

Lors du Pop-up, les invités ont été accueillis par une présentation du logiciel de CAO d'Autodesk, leader sur le marché, que nous avons utilisé pour concevoir le dispositif qu'ils allaient ensuite assembler.

L'utilisation d'Autodesk Fusion 360 nous a permis de développer notre chargeur depuis la phase conceptuelle jusqu'à la vérification de la conception et la fabrication grâce à leur progiciel de CAO complet.

Il nous a notamment fourni une série d'outils pour faciliter la conception pour la fabrication additive (DfAM), ainsi que la conception générative. Il s'agit notamment de la possibilité de créer des structures en treillis pour accroître la rigidité et la légèreté des pièces imprimées, de l'agencement automatique de plusieurs pièces dans un seul volume de construction et d'outils de simulation pour analyser les performances de votre conception dans diverses conditions d'essai.

La conception des pièces ayant été finalisée dans Fusion 360, nous étions prêts à passer à la production effective de chacun des composants imprimés. Pour cette partie du processus, nous nous sommes tournés vers Formlabs et son imprimante SLS Fuse 1.

Conçu pour un débit continu, le système Fuse 1 offre une nouvelle façon avancée de créer des pièces à l'échelle avec Formlabs. Tout comme les méthodes plus courantes de fabrication additive, le frittage sélectif par laser (SLS) permet de créer des pièces aux géométries internes complexes impossibles à réaliser avec les procédés soustractifs traditionnels. Cependant, la technologie SLS employée par Fuse 1 permet également de créer des pièces finies sans avoir recours au support ou aux longs temps de séchage requis par les imprimantes FDM ou SLA traditionnelles. La poudre de nylon que nous avons choisi d'utiliser avec la Fuse 1 peut être recyclée facilement à l'aide du système de récupération de poudre Fuse Sift et donne des pièces durables avec une finition de surface résistante.

Afin de répondre à la demande attendue à la Pop-up Factory, nous devions augmenter la production du boîtier imprimé. Tirant parti de sa ferme d'impression interne, l'équipe de Formlabs a imprimé 500 exemplaires de chaque partie de l'assemblage sur deux sites et 20 Fuse 1, y compris les panneaux supérieur et inférieur de la carrosserie ainsi que les deux pieds.

À la Pop-up Factory, nous avons mis en place une ferme d'impression utilisant quinze imprimantes Formlabs Form 3 et deux Fuse 1 pour montrer aux participants comment il est possible de réaliser la fabrication additive à l'échelle.

Avec les logiciels Formlabs, vous pouvez optimiser le débit de production grâce à des outils qui gèrent et surveillent votre parc d'imprimantes pour vous. L'intégration de l'écosystème Formlabs dans votre flux de travail avec Tulip vous permet d'utiliser facilement leur API pour envoyer des fichiers, surveiller les consommables et suivre les impressions du début à la fin sur l'ensemble de votre parc d'imprimantes.

Avec les imprimantes 3D à base de poudre comme Fuse 1, l'établissement d'un flux de travail propre est essentiel pour minimiser les temps d'arrêt de votre ligne de production. Le système de récupération de poudre Fuse Sift y parvient en combinant l'extraction des pièces, la récupération de la poudre, le stockage et le mélange dans un seul dispositif autonome.

Pour montrer comment le casque de réalité augmentée RealWear RealWearPour montrer comment le casque de réalité augmentée de Tulip facilite ce processus pour les opérateurs, nous avons créé une application Tulip qui guide l'utilisateur à travers les étapes nécessaires pour nettoyer et changer le filtre HEPA de Fuse 1. Les participants ont pu tester l'application mains libres sur le dernier matériel RealWear AR, qui les a guidés tout au long du processus de changement de filtre en affichant des instructions visuelles mises à jour en temps réel en fonction des commandes vocales.

Cela permet aux utilisateurs d'interagir avec des instructions de travail dynamiques même si leurs mains sont occupées par la machine en face d'eux. Outre l'avantage de ne pas avoir à se référer à un écran externe, le casque mains libres contribue également à maintenir un espace de travail plus propre, ce qui est particulièrement important dans un laboratoire ou avec des matériaux qui doivent être manipulés avec soin.

Ensuite, nous devions concevoir les postes de travail où chaque participant irait ensuite assembler son chargeur. Nos exigences comprenaient une zone pour assembler le dispositif, des bacs à pièces, ainsi que des points de montage pour un moniteur, des caméras de vision industrielle et d'autres dispositifsIIoT utilisés dans le processus de production.

L'utilisation de MachineBuilder de Ventionnous a permis de créer et d'itérer rapidement sur un design pour les stations d'assemblage de l'usine pop-up. Avec ses milliers de pièces modulaires, ses outils de conception 3D intelligents et ses fonctions de collaboration, MachineBuilder a permis de concevoir très facilement des bancs personnalisés répondant à nos besoins.

Les ingénieurs d'application de Vention ont également été extrêmement utiles tout au long du processus, répondant à nos questions par le biais du chat intégré au produit afin que nous puissions avancer plus rapidement. Cela rejoint la caractéristique principale de Vention : le temps de rotation. Après avoir terminé la conception de notre banc, toutes les pièces nécessaires à l'assemblage ont été livrées en trois jours seulement. Cette rapidité est tout simplement inouïe dans ce domaine.

Une fois toutes les pièces en main, l'assemblage des postes de travail a été simplifié grâce aux instructions générées automatiquement pour notre conception personnalisée, y compris les clés Allen pour l'assemblage, et les numéros de pièces gravés sur chaque composant pour garder les choses organisées.

Notre conception finale pour la ligne de production comprenait quatre bancs d'assemblage, chacun avec un écran monté pour afficher les instructions de travail, ainsi qu'un kit d'éclairage Tulip pour guider la préparation des commandes, des caméras de vision par ordinateur, des imprimantes d'étiquettes, des lecteurs de codes-barres, des lumières Andon et des E/S Tulip Edge pour assurer la connectivité.

Les établis étant entièrement montés, nous étions maintenant prêts à commencer la production de nos chargeurs. Pour tout relier et gérer notre opération, nous avons utilisé la plateforme d'opérations de première ligne de Tulip.

Comme Tulip est une plateforme sans code, vous n'avez pas besoin de connaître un langage de programmation pour créer ces applications ou les intégrer à votreIIoT, ce qui vous permet d'avancer beaucoup plus vite que si vous deviez créer ce type de systèmes à partir de zéro.

Grâce à des fonctionnalités natives de vision par ordinateur, l'app Tulip fonctionnant sur chaque banc attendait qu'un participant s'approche et que ses mains soient détectées dans la zone de travail avant de commencer à afficher des instructions à l'écran. Elle leur permettait également de visualiser et d'interagir avec un modèle CAO intégré du chargeur qu'ils étaient sur le point d'assembler. Tout au long du processus de fabrication, les utilisateurs étaient guidés par des instructions écrites et des vidéos intégrées à l'écran de leur banc.

• Tout d'abord, les instructions affichées à l'écran, associées à un système d'accroche, invitaient les participants à récupérer les deux moitiés du boîtier à clapet, ainsi que la bobine de charge dans les bacs de pièces situés à leur poste. Nous avons utilisé l'algorithme de vision artificielle exécuté dans l'application Tulip pour piloter le système de prélèvement et confirmer que l'opérateur avait bien récupéré les composants requis.

• Ensuite, on lui a demandé de fixer le circuit imprimé à la moitié inférieure de la coquille. Cette étape a également intégré une balance IoT qui a été utilisée pour vérifier les erreurs de l'opération en pesant l'assemblage non terminé, en s'assurant que les bons composants avaient été utilisés et en permettant aux participants d'enregistrer un produit défectueux s'il ne se trouvait pas dans les limites prédéterminées.

• À l'étape suivante, les participants ont reçu pour instruction d'effectuer un deuxième contrôle de qualité en connectant le chargeur à une source d'alimentation sur le banc. Pour pouvoir continuer, ils devaient alors confirmer son fonctionnement à l'aide d'un ampèremètre intelligent dont les relevés étaient affichés en contexte dans les instructions de travail de Tulipet pouvaient à nouveau enregistrer un défaut si le contrôle de qualité échouait.

• Après avoir passé ces tests de contrôle de qualité, les participants ont pu terminer l'assemblage de leurs chargeurs. À l'étape suivante, le système pick-to-light les a dirigés vers les pieds, qu'ils ont encliquetés en place avec la moitié supérieure du clamshell. Le poids a été enregistré dans Tulip une fois de plus à l'aide de la balance intelligente pour s'assurer que toutes les pièces de l'assemblage avaient été installées.

• Une fois le boîtier du chargeur complètement assemblé, les instructions de travail demandaient aux participants d'ajouter des pieds en caoutchouc adhésifs aux pattes, en intégrant à nouveau le système pick-to-light et la balance IoT pour guider les utilisateurs et éviter les erreurs.

• Enfin, il ne restait plus à chaque participant qu'à emballer son chargeur terminé et il était prêt à l'emporter chez lui. L'appli Tulip work instructions a automatiquement imprimé une étiquette autocollante, puis a guidé l'utilisateur tout au long du processus d'emballage de son chargeur et de son câble, y compris l'apposition de l'étiquette et du numéro de série unique sur la boîte.

Après avoir entièrement assemblé, contrôlé la qualité et emballé leur appareil, les participants ont pu repartir avec leur nouveau chargeur sans fil en étant sûrs qu'il fonctionnerait comme prévu.

Cette appli d'assemblage est un exemple de la façon dont vous pouvez utiliser Tulip pour construire des instructions de travail interactives qui exploitent les dispositifsIIoT connectés à la périphérie afin de réduire les défauts de qualité et d'augmenter la productivité des opérateurs. En affichant des instructions de travail qui sont dynamiques et montrent les bonnes informations au bon moment, votre équipe peut apprendre de nouveaux assemblages et de nouvelles compétences plus rapidement. En outre, vous pouvez utiliser des applications similaires pour guider d'autres processus de l'opérateur, comme les opérations de mise en kit, l'emballage et l'expédition, ainsi que les meilleures pratiques lean (comme un audit 5S, une marche Gemba, etc.).

L'un des principaux avantages de gérer vos opérations avec les applications Tulip est que vous pouvez obtenir une visibilité de la production en temps réel. Tulip permet de créer très facilement des rapports, de les regrouper dans des tableaux de bord et de les partager avec vos parties prenantes.

Au milieu des quatre bancs d'assemblage, nous avons installé deux tableaux de bord fonctionnant avec une application Tulip et donnant une vue d'ensemble du processus de production tel qu'il se déroulait en temps réel lors de la conférence. Le premier donne aux participants un aperçu des statistiques de production cruciales en utilisant des graphiques pour afficher la durée moyenne du travail pour chaque station, le total des assemblages réalisés et le nombre de chargeurs réalisés au fil du temps.

Le second tableau de bord enregistrait tous les défauts signalés par les participants lors de l'assemblage de leurs chargeurs, en suivant les défauts dans le temps par composant, station et type de défaut. Comme le premier tableau de bord, il a été mis à jour en temps réel pendant que les participants travaillaient sur la chaîne de montage.

Pour faciliter la circulation, nous avons également mis en place un suivi en direct de l'état des stations afin que les participants puissent facilement voir en temps réel lesquelles des quatre stations étaient utilisées et lesquelles étaient prêtes à être assemblées. Cette information était affichée sur les tableaux de bord de production que nous avions mis en place et était également reliée à un voyant d'état Andon monté en haut de chaque poste de travail.

Après avoir assemblé leur chargeur et être retournés à l'événement principal, les participants ont pu voir comment Be Global Safety avait surveillé l'ensemble de l'espace avec l'IA pour détecter et signaler tout incident de sécurité qui aurait pu se produire. Avec une simple caméra IP surplombant la zone, Be Global Safety peut détecter les EPI, les actes dangereux et autres dangers dans un entrepôt, un laboratoire ou un atelier. L'utilisation d'un système tel que Be Global Safety pour surveiller vos opérations fournit une autre couche d'informations que vous pouvez utiliser pour aider les travailleurs de première ligne et les gestionnaires afin de favoriser l'amélioration continue.

Les nombreuses technologies utilisées pour construire l'usine pop-up ont une chose en commun : elles fonctionnent toutes sur le nuage AWS (en fait, Tulip est un partenaire de compétence industrielle AWS).

L'exécution sur le nuage rend l'usine pop-up évolutive. Si nous voulions ajouter des stations ou en réduire le nombre, nous pourrions facilement le faire. Cette flexibilité vous permet de gérer vos systèmes comme vous gérez votre usine - avec un minimum de gaspillage (de serveurs).

En outre, le fonctionnement sur le cloud réduit l'investissement initial nécessaire pour faire décoller le système.

Bien que l'industrie manufacturière ait été tardive dans la révolution du cloud, les usines du monde entier réalisent que l'exploitation sur le cloud est un impératif stratégique pour leurs opérations.

Bien qu'il puisse être irréaliste de mettre en place une chaîne de production à grande échelle en 24 heures, rester compétitif dans le paysage économique actuel qui évolue rapidement signifie que les fabricants du monde entier doivent s'adapter plus rapidement que leurs concurrents. La mise en œuvre de technologies émergentes telles que la fabrication additive, les instructions de travail numériques, la vision industrielle et la réalité augmentée permet aux fabricants de rester agiles et d'étendre leur avantage concurrentiel en atteignant l'excellence opérationnelle.

En tirant parti de technologies comme celles-ci, qui nous ont permis de mettre en place avec succès notre usine éphémère, vous pouvez vous aussi atteindre les objectifs suivants :

Accélérer la conception, le développement et la mise sur le marché des produits.

Grâce à des outils de conception avancés et à la puissance de la fabrication additive, les fabricants sont en mesure de concevoir, de prototyper et d'itérer sur de nouveaux produits plus rapidement et à moindre coût que jamais auparavant. L'utilisation d'un puissant logiciel de conception tel qu'Autodesk avec des imprimantes 3D commerciales permet aux fabricants d'économiser de l'argent et d'accélérer leur processus de prototypage. Avec des techniques de dépôt avancées comme celles employées par Formlabs Fuse 1, vous pouvez même produire des pièces finies de haute qualité, prêtes à être assemblées en une unité complète. Avec de tels outils, les entreprises peuvent accélérer considérablement les phases de développement et de lancement du cycle de vie des produits.

Amélioration de la productivité en augmentant le nombre de travailleurs de première ligne

Les technologies agiles guident la production et permettent aux équipes d'une organisation de travailler plus rapidement. Les applications sans code construites dans la plateforme Tulip donnent aux opérateurs les bonnes informations au bon moment. Les instructions numériques guident les flux de travail et aident à prévenir les erreurs de production en s'intégrant aux machines et aux appareils utilisés dans vos opérations, ce qui rend les tâches plus sûres, plus faciles et plus efficaces.

L'utilisation de dispositifs de RA pour afficher des applications aide également les travailleurs de première ligne dans les situations où leurs mains doivent être libres pour la tâche qui les attend. En mettant en œuvre ces technologies, les fabricants peuvent améliorer considérablement la productivité et la qualité des produits, sans avoir à sacrifier la flexibilité et les avantages des travailleurs humains.

Amélioration continue grâce aux données en temps réel

L'exploitation de la connectivité de bord à l'IIoT et des apps numériques pour collecter des données en temps réel donne aux fabricants la possibilité de s'améliorer en permanence. Avec les apps d'opérations de première ligne intégrées à Tulip, vous pouvez collecter des données humaines et de processus pour fournir des informations précieuses sur le temps de fonctionnement des machines, la qualité, les temps de cycle et tout ce qui se trouve entre les deux. La capture des données de vos opérateurs et de vos équipements permet aux superviseurs et aux ingénieurs d'avoir une vision globale de leurs opérations, et leur permet d'identifier et de résoudre rapidement les problèmes dès qu'ils se présentent.

Le développement citoyen et la convergence de l'informatique et de la télématique

Grâce aux technologies allégées, les données informatiques et techniques ne doivent plus être cloisonnées. La connectivité accrue entre les machines, les capteurs et les humains permet de créer des systèmes de production plus réactifs et plus agiles pour résoudre les problèmes de votre exploitation.

En démocratisant le développement avec une plateforme sans code, les entreprises peuvent économiser du temps et des ressources en éliminant la nécessité d'impliquer l'informatique, car les développeurs citoyens sont capables de créer des applications et d'analyser des ensembles de données par eux-mêmes. Grâce à ce modèle, les équipes peuvent rester allégées tout en permettant une mise en œuvre des améliorations beaucoup plus rapide et efficace.

Commencer par les opérations de première ligne

Que vous ayez eu l'occasion de découvrir l'usine pop-up en personne ou que ce que vous avez lu ici vous semble intéressant, commencer la transformation numérique de votre entreprise est facile. Vous trouverez ci-dessous des options pour tous :