Surveillance des machines

Pensez à la dernière fois que vous avez pris une décision importante concernant votre opération de fabrication. Avez-vous fait confiance à votre instinct ? Vous êtes-vous arrêté à votre intuition ?

Ou avez-vous recueilli des informations pour guider vos actions ?

Les données sont le fondement de la réussite dans l'industrie manufacturière.

Cette affirmation est vraie dans tous les secteurs industriels et verticaux, mais elle est particulièrement vraie dans les ateliers de fabrication, la fabrication à commande numérique et les autres opérations à forte intensité de machines. Les données sont la clé pour réaliser vos plus grandes améliorations et maximiser la rentabilité.

Grâce aux technologies numériques, il est possible de transformer les opérations de routine des machines en données granulaires, accessibles du bout des doigts. Également connu sous le nom de surveillance des machines, il est désormais possible de capturer et d'afficher les données des machines en temps réel pour une meilleure visibilité et des améliorations plus ciblées.

Ce guide vous fournira un aperçu complet de la surveillance des machines dans l'industrie manufacturière. Il est conçu pour vous aider à appliquer une approche axée sur les données aux actifs industriels.

Tout au long de ce guide, nous passerons en revue les cas d'utilisation et les conseils de mise en œuvre, et nous vous proposerons nos méthodes éprouvées pour créer une solution de surveillance des machines qui vous apportera de la valeur.

Plus important encore, nous vous montrerons exactement comment localiser vos machines dans un processus, ce qui vous donnera une vue d'ensemble des machines et des performances humaines dans leur contexte.

Notre objectif est de vous aider à imaginer ce que vous pourriez faire si vous disposiez des données machine dont vous avez besoin.

La surveillance des machines consiste à extraire, stocker et afficher les données des machines dans un contexte industriel. Il s'agit d'une technique rapide et évolutive permettant de transformer les données des machines de production en informations en temps réel.

La surveillance des machines fonctionne aussi bien dans les industries discrètes que dans les industries de transformation. Au cours des cinq dernières années, les capteurs sont devenus plus abordables, les dispositifs périphériques plus flexibles et la connectivité plus robuste. Il y a plus de paramètres à suivre et plus de possibilités de créer de la valeur que jamais auparavant.

Qu'est-ce qu'un système de surveillance des machines ?

Les systèmes de surveillance des machines sont les outils matériels et logiciels nécessaires pour traiter les informations brutes générées par les machines.

Ils englobent tout, des logiciels de surveillance et d'analyse aux capteurs industriels en passant par les interfaces à écran tactile montées sur les machines. Habituellement, les systèmes de surveillance des machines sont coordonnés par une plateformeIIoT ou un système de gestion de l'information. Opérations de première ligne Plate-formecomme Tulip.

En fonction de la taille, de la capacité et de l'âge de vos machines, la solution de surveillance des machines qui vous convient aura ses propres particularités. Avec un investissement initial minime, ces systèmes peuvent vous aider à redéfinir ce à quoi ressemble le succès des données, en vous donnant la possibilité de définir la performance et l'efficacité d'une manière qui reflète vos opérations.

Néanmoins, il existe quelques éléments fondamentaux qui unissent tous les systèmes de surveillance des machines.

Logiciel de fabrication

À la base, les systèmes de surveillance des machines peuvent être aussi simples qu'un logiciel qui rend les données des machines intelligibles. Il peut s'agir d'un logiciel en tant que service (SaaS) basé sur le cloud computing, d'une plateforme en tant que service (PaaS) plus complète ou d'un logiciel installé sur place dans l'infrastructure informatique de votre entreprise.

Pour les fabricants dont les machines utilisent des protocoles réseau standard comme OPC UA, il suffit d'une connexion Ethernet pour démarrer. Un logiciel de surveillance des machines prêt à l'emploi contient tout ce dont vous avez besoin pour suivre, stocker et analyser les données des machines.

Capteurs, dispositifs de bordure et passerelles

Pour les machines analogiques, les transformations de friches industrielles ou les projets à grande échelle, les systèmes de surveillance des machines peuvent également nécessiter des dispositifs matériels de base.

Dans ces cas, les systèmes de surveillance des machines comprennent les capteurs et les dispositifs nécessaires pour générer et traduire les performances de la machine en données. Par exemple, de nombreux fabricants avec lesquels nous travaillons utilisent des machines analogiques construites avant l'ère numérique.

Ce sont des machines de travail qui fonctionnent parfaitement, mais qui n'ont pas de connexion internet native. D'autres utilisent des machines qui communiquent avec des protocoles propriétaires, obsolètes ou non standard.

En pratique, la mise en œuvre peut inclure l'installation de capteurs industriels peu coûteux, ainsi que des dispositifs de périphérie pour transmettre ces données en vue de leur stockage et de leur analyse. Elle peut également inclure des passerelles permettant d'agréger les données de nombreuses machines, de se connecter à des dispositifs IoT, ou de définir des seuils et des programmes pour filtrer les signaux du bruit.

Analytique

Les données des machines ne sont utiles que si elles sont disponibles pour l'analyse. Les systèmes de surveillance des machines comprennent donc les bases de données, les tableaux sans code et les tableaux de bord qui permettent l'analyse.

L'une des fonctions les plus populaires des systèmes de surveillance des machines est le tableau de bord de production qui affiche l'état des machines et les paramètres de production pour chaque machine d'un service.

De nombreux ingénieurs et responsables avec lesquels nous travaillons souhaitent pouvoir entrer dans leur atelier d'usinage et voir exactement ce qui se passe sur chaque machine à un moment donné : quel programme est en cours d'exécution, combien de pièces ont été produites, à quel point une série est proche de la fin, et des mesures objectives du temps de fonctionnement et du temps d'arrêt.

D'autres veulent des données détaillées de séries temporelles pour leurs départements de business intelligence et de science des données. La surveillance des machines peut permettre l'apprentissage automatique, l'IA et d'autres types d'analyses de big data, notamment la qualité prédictive et la détection des anomalies.

Les analyses de surveillance des machines permettent de suivre votre usine sur un seul écran tout en creusant profondément dans les données de la machine.

Applications defabrication configurables

Si les données des machines sont essentielles, de bonnes données doivent constituer une base de référence, et non une fin en soi.

C'est là que les applications entrent en jeu. Les applications de fabrication sur machine, telles que les instructions de travail numériques pour les changements, la SMED et la visibilité des processus centrés sur l'homme, vous permettent d'aller plus loin avec votre solution de surveillance des machines. Elles vous permettent également de contrôler ce qui se passe autour de la machine, pour une approche centrée sur l'homme des processus basés sur la machine.

Plus de 70 % des erreurs commises dans les usines étant imputables à l'homme, les applications vous donnent un aperçu de l'élément le plus variable de tout processus.

L'échantillonnage continu des données de la machine présente de nombreux avantages évidents. Cependant, tous les avantages et tous les cas d'utilisation ne conviennent pas à toutes les opérations. Connaître les types d'avantages offerts par la surveillance des machines peut vous aider à concevoir un système qui crée de la valeur pour vous.

Mesures objectives

Les mesures manuelles sont sujettes à l'erreur, et les données prises à la main sont intrinsèquement subjectives. La surveillance des machines est le seul moyen de créer une mesure réellement objective des performances de votre machine.

Notifications instantanées

Les systèmes de surveillance des machines ne se contentent pas de collecter passivement des données. Vous pouvez configurer votre solution pour qu'elle avertisse automatiquement un responsable ou un technicien si un seuil particulier est franchi. Cela élimine la possibilité de dommages inutiles et coûteux à la machine tout en réduisant la possibilité de temps d'arrêt non planifiés.

Des programmes de maintenance affinés

Les données que vous collectez grâce à la surveillance des machines peuvent vous aider à affiner les programmes de maintenance. Grâce à l'enregistrement du cycle de vie des pièces et de la machine, vous pouvez adapter vos réparations à l'usure réelle, sans avoir à deviner.

Une plus grande efficacité

La surveillance des machines vous fournit les informations dont vous avez besoin pour équilibrer les lignes et planifier les cycles de production. Grâce à une compréhension précise de la production, vous pouvez éliminer les goulots d'étranglement et perfectionner les programmes de production.

Inventaire et consommation des ressources plus précis

Lorsque vous mesurez exactement ce qui entre dans une machine, ce qui en sort et la quantité d'énergie nécessaire à la production, vous pouvez affiner vos programmes de fabrication juste-à-temps et éliminer le gaspillage.

Pas de saisie manuelle des données

La saisie manuelle des données prend beaucoup de temps et est sujette aux erreurs. Le contrôle des machines collecte automatiquement les données et fournit une source de vérité pour l'ensemble de l'opération.

Rapports de performance simplifiés

Pensez à la dernière fois que vous avez effectué une analyse. Vous avez probablement dû extraire, compiler et nettoyer des données provenant de plusieurs sources avant de pouvoir effectuer une véritable analyse. La surveillance des machines place toutes les données dont vous avez besoin en un seul endroit, facilement accessible, afin d'accélérer l'ensemble du processus d'analyse.

Une culture d'entreprise axée sur les données

Comme nous l'avons dit ailleurs, une culture numérique axée sur les données est le facteur le moins reconnu, mais le plus important, de la réussite des projets. La surveillance des machines contribue à encourager tous les membres de l'atelier à consulter les données à chaque étape du processus de fabrication.

Chaque usine est différente. Par conséquent, chaque programme de surveillance des machines devra suivre différents paramètres.

Les fabricants avec lesquels nous travaillons viennent souvent nous voir avec des questions ou des hypothèses spécifiques concernant leurs machines.

Il est fréquent que les conversations s'ouvrent sur une déclaration du type "Mes outils vieillissent trop vite. Je veux savoir pourquoi". Ou encore : "Je pense que mes opérateurs laissent les machines tourner au ralenti plus souvent qu'ils ne le déclarent et que mes calculs du taux d'utilisation des équipements sont erronés."

En fonction de ce que vous voulez savoir, nous vous recommandons différents cas d'utilisation de la surveillance des machines.

Voici quelques-uns des cas les plus courants qui apportent constamment de la valeur aux clients.

Modélisation de l'état pour améliorer l'OEE

Comment mesurez-vous actuellement les temps de fonctionnement et d'arrêt ? Combien de minutes par jour chacune de vos machines passe-t-elle au ralenti ? Comment savez-vous que vos mesures sont correctes ?

Les systèmes de surveillance des machines mesurent constamment et objectivement l'état des machines. Avec la surveillance des machines, vous pouvez voir exactement combien de temps chaque machine passe dans chaque état. Les opérateurs peuvent annoter les temps d'arrêt avec des codes de raison, ce qui vous permet de documenter la cause profonde à la source.

L'utilisation d'un système de surveillance des machines pour suivre l'état des machines vous aide à équilibrer les lignes, à suivre les travaux en cours et à planifier la production, et jette les bases du calcul d'indicateurs clés de performance essentiels pour les machines, tels que la qualité, la disponibilité, l'utilisation et l'OEE, entre autres.

Suivi de la production et optimisation des itinéraires de travail

Grâce à la surveillance des machines, vous pouvez suivre les travaux en cours tout au long de la chaîne de valeur. Les tableaux de bord peuvent vous montrer exactement à quel point un cycle particulier est proche de l'achèvement, et si vous respectez ou non les quotas de production.

Grâce à ces données, vous pouvez mieux planifier la production et vous assurer que les travaux sont rapidement et précisément acheminés vers la bonne station une fois terminés.

Surveillance des conditions

Les programmes de maintenance ne devraient pas être soumis à des suppositions. Les temps d'arrêt non planifiés et les pannes inattendues sont trop coûteux pour être laissés au hasard.

La surveillance des machines vous aide à suivre l'état de chacune de vos machines pour une compréhension plus complète du cycle de vie des pièces et des actifs. Les capteurs peuvent vous aider à surveiller des paramètres tels que les vibrations, la température, le bruit et le déplacement des pièces pour mesurer la dégradation des composants mécaniques en temps réel.

Vous pouvez également surveiller les conditions ambiantes. Votre usine est peut-être excessivement humide. Peut-être que la chaleur ne se dissipe pas comme prévu des machines situées dans un coin de votre usine. Il existe d'innombrables facteurs qui conduisent à la dégradation prématurée des machines, et il est impossible de trouver les causes profondes sans les bonnes données.

Les informations sur l'état des machines sont essentielles pour optimiser les programmes de maintenance et pour savoir comment vos machines se comportent dans votre atelier. Parce que la surveillance des machines recueille des données sur les performances et l'état des machines dans vos conditions locales, elle peut créer les bases des programmes de maintenance prédictive.

Surveillance des ressources

De nombreuses possibilités de réduction des coûts exigent de maximiser l'efficacité de la consommation des ressources d'un actif. Les systèmes de surveillance des machines permettent de mesurer la consommation d'énergie, de courant ou d'autres ressources, comme le liquide de refroidissement, la cire d'injection ou l'eau.

Comprendre comment votre machine utilise les ressources dans les conditions locales peut vous aider à affiner l'utilisation, à planifier les stocks et les tampons et à réduire les coûts fixes.

Optimisation des programmes

Il existe plusieurs façons d'utiliser la surveillance des machines pour le contrôle de la CNC. L'une des meilleures est le suivi de la réussite d'un programme donné. Les informations recueillies en vérifiant les pièces produites par rapport au parcours de l'outil, au cycle de vie de l'outil et aux avances et vitesses peuvent conduire à des programmes plus efficaces et à un rendement plus élevé.

Optimisation du cycle de vie de l'outil

La surveillance des machines vous permet de prendre en compte toutes les variables qui ont un impact sur le cycle de vie des outils. Il vous permet de suivre le nombre d'heures passées sur un outil, les programmes exécutés, les personnes qui ont effectué les changements, si la machine a été correctement nettoyée ou non, et bien plus encore.

Il vous fournit les données dont vous avez besoin pour identifier les paramètres qui contribuent à réduire la durée de vie des outils, afin que vous puissiez maximiser votre investissement dans les outils d'usinage.

La mise en place de la surveillance des machines est simple. Grâce à un logiciel prêt à l'emploi, il suffit souvent d'une connexion Internet pour démarrer. De plus, nous travaillons directement avec nos clients pour concevoir des solutions de surveillance des machines qui donnent des résultats, rapidement.

Voici une série d'étapes éprouvées que vous pouvez suivre pour vous lancer dans la surveillance des machines.

Faites le point sur vos opérations

La première étape consiste à évaluer vos capacités et vos besoins actuels.

Par exemple, combien de machines sont utilisées dans votre atelier ? Quelle est la diversité de leurs sorties et de leurs programmes de production ? Certaines (ou peut-être toutes) de vos machines sont-elles analogiques ? Quelle est l'importance des opérateurs dans le processus d'usinage ? Aurez-vous besoin d'une intégration avec un MES ? Quels protocoles vos machines utilisent-elles ? Certains de ces protocoles sont-ils propriétaires ou obsolètes ? Quelles sont vos exigences en matière de sécurité et d'infrastructure ?

Le simple fait de décrire vos opérations actuelles vous permettra de déterminer les types de stratégies et de solutions de surveillance des machines que vous devez privilégier.

Formulez quelques hypothèses initiales

Il n'est pas nécessaire de savoir exactement quels problèmes vous souhaitez résoudre dès le départ.

Cependant, il est utile d'avoir quelques hypothèses sur les raisons pour lesquelles vos performances actuelles ne sont pas celles que vous souhaiteriez. Il peut s'agir d'une intuition ou d'une hypothèse étayée par vos données historiques.

L'une des vertus de la surveillance des machines est qu'elle crée une nouvelle source de connaissances. Le suivi des machines peut révéler des inconnues et apporter des éclaircissements à vos questions d'usinage, simplement en élargissant la quantité d'informations disponibles.

Créer une source de vérité

À partir de là, tout est question de détails de mise en œuvre. Ceux-ci varieront en fonction de vos opérations et de vos besoins.

Quoi qu'il en soit, la première étape de toute démarche de surveillance des machines consiste à établir une source de vérité.

D'après notre expérience, le paramètre le plus simple à mesurer à cette fin est l'état. Une compréhension objective des temps de fonctionnement et d'arrêt peut faire la lumière sur une multitude d'autres problèmes. Nous avons travaillé avec des fabricants qui pensaient avoir un taux de disponibilité de 90 %. Une fois qu'ils ont commencé à prendre des données, ils ont réalisé qu'ils étaient en dessous de 60%. Ce simple fait crée une raison de creuser sous la surface et de comprendre pourquoi.

Si vos machines communiquent en utilisant des protocoles comme OPC UA, MTConnect, Modbus ou MQTT, l'analyse de l'état est une simple question de collecte et d'organisation des données. Sinon, nous pouvons vous aider à établir des serveurs Kepware et à équiper le matériel nécessaire pour rendre les données de vos machines intelligibles.

• Tulip supporte OPC UA en natif, et d'autres protocoles peuvent être connectés à la plateforme via Node-RED ou une solution comme Kepware.

Évaluez vos résultats et apportez des nuances

Après avoir pris un premier échantillon de données d'État, vous pouvez valider vos hypothèses et affiner vos questions.

Par exemple, les plateformes d' opérations de première ligne comme Tulip vous permettent de nuancer vos données d'état. Avec Tulip, vous pouvez créer des états personnalisés, ce qui vous permet d'enregistrer les performances de la machine selon vos spécifications précises. Lorsque certains seuils prédéterminés sont dépassés, vous pouvez déclencher une notification automatique à un superviseur ou à un technicien.

Faire entrer l'opérateur dans le jeu

Les machines ne fonctionnent jamais en vase clos. Il y a toujours un humain dans l'image, même dans les usines prétendument "sans lumière".

Tulip vous permet de prendre en compte l'humain dans vos processus machine.

Par exemple, les opérateurs peuvent saisir les raisons des temps d'arrêt dans des applications fonctionnant sur un terminal de machine, enregistrant les erreurs et la fin des processus à la source. Les applications elles-mêmes peuvent enregistrer quel opérateur était en service, quel programme machine était en cours d'exécution, le nombre d'heures passées sur l'outil, etc.

Ce type de données peut fournir une compréhension globale de la santé et des performances de la machine.

Créez des applicationspour vos améliorations uniques

Avec des données humaines et machine adéquates, vous pouvez commencer à concevoir des applications qui vous aident à suivre la qualité et la production tout au long de la chaîne de valeur.

La surveillance des machines peut révéler les causes profondes des problèmes de performance des machines. Avec un logiciel complet Opérations de première ligne Plate-forme comme Tulip, vous pouvez configurer les applications pour résoudre ces problèmes.

Par exemple, vous pouvez placer des applications d'instructions de travail sur chaque terminal de machine, garantissant que les changements et la SMED sont effectués correctement. Si la qualité a un impact sur le taux d'utilisation des équipements, vous pouvez ajouter des contrôles de qualité en ligne sur chaque machine, afin de vous assurer que chaque article qui sort de la ligne passe tous les tests nécessaires.

Il s'agit d'une approche de la surveillance des machines centrée sur l'homme, et c'est là que les fabricants peuvent réaliser les plus grandes améliorations. Lorsque vous disposez d'une visibilité totale sur les performances des hommes et des machines, vous pouvez commencer à suivre l'efficacité globale des processus, parallèlement à l'OEE.

Faites évoluer votre programme

La surveillance des machines est plus évolutive que la plupart des initiatives numériques. En effet, les solutions qui fonctionnent pour une machine peuvent être facilement transférées à des départements de 5, 10, 100, et même à des usines et des zones géographiques différentes.

Cette capacité d'adaptation et de transfert signifie que la surveillance des machines peut être le meilleur investissement que vous ferez dans des solutions numériques.

Est-il facile d'accéder aux données des machines ?

L'objectif de la surveillance des machines est d'augmenter la quantité et la qualité des données pour des améliorations plus efficaces. Pour que la surveillance des machines atteigne cet objectif, les données doivent être facilement accessibles.

Vous devez rechercher des solutions qui ne nécessitent pas une expérience approfondie du langage SQL. Ici, les tableaux sans code permettent de stocker et d'accéder à des tableaux personnalisés sans avoir à écrire une seule requête. Ainsi, les ingénieurs et les responsables de la fabrication peuvent travailler directement avec les données pour des résultats plus rapides.

Puis-je créer des états personnalisés et suivre des paramètres personnalisés ?

Chaque atelier est différent. Tous les ateliers d'usinage ne seront pas intéressés par ces informations. Vous devez donc vous demander s'il est difficile de suivre les paramètres qui comptent le plus pour vous. Assurez-vous que toute solution vous permet d'ajouter des colonnes personnalisées, de créer des tableaux personnalisés et de dresser un tableau des performances de la machine qui vous permettra de mettre en œuvre vos initiatives.

Est-il facile à utiliser pour les opérateurs ? Pour les ingénieurs ? Les superviseurs ?

La surveillance des machines a le potentiel d'avoir un impact positif sur vos opérations à travers toute la hiérarchie. La question est de savoir si et comment les différentes personnes et fonctions l'utiliseront. Lorsque vous évaluez une solution de surveillance des machines, assurez-vous qu'elle donnera des moyens aux opérateurs, aux ingénieurs et à la direction. Assurez-vous qu'elle est simple à mettre en œuvre et à entretenir.

Pouvez-vous compléter votre surveillance des machines par des applications ?

Si votre solution de surveillance des machines ne peut pas prendre en charge des applications supplémentaires, vous passez à côté d'opportunités d'améliorations majeures. Si votre service informatique crée des applications, vous risquez de vous retrouver dans des cycles de développement lents, avec un risque de retard à chaque fois qu'une fonctionnalité doit être mise à jour. Lorsque vous évaluez une solution, assurez-vous que la plate-forme que vous choisissez est compatible avec les applications.

Comprendre comment les machines s'intègrent dans des processus de fabrication complets est essentiel pour améliorer ces processus.

Les solutions holistiques de surveillance des machines qui mettent les machines en ligne et guident les actions des opérateurs vous aident à réaliser ces améliorations.

Chez Tulip, nous travaillons en étroite collaboration avec nos clients pour concevoir des solutions holistiques de surveillance des machines qui créent de la valeur rapidement et à grande échelle.