La technologie au service de la fabrication : comment une machine intelligente de découpe de papier par estampage à chaud parvient à une gestion et un contrôle numériques

Il s'agit d'un exemple typique de transformation numérique et de modernisation des industries manufacturières traditionnelles grâce à l'Internet des objets, au big data, à l'intelligence artificielle et à d'autres technologies. L'objectif principal de la découpeuse de papier intelligente pour marquage à chaud est d'évoluer d'une simple « machine de traitement » vers un « nœud de production intelligent ».

Sa gestion et son contrôle numériques se reflètent principalement dans les aspects suivants :

Premièrement, l’intelligence du système de contrôle central (cerveau et nerfs)

Le contrôle des machines de refendage traditionnelles repose principalement sur un automate programmable industriel (API) pour une logique et un contrôle de mouvement simples. Le système de contrôle de la machine de refendage intelligente est un système intelligent multi-niveaux hautement intégré.

1. Contrôle de mouvement de haute précision :

◦ Entraînement par servomoteur : un système servo multi-axes hautes performances est utilisé pour contrôler avec précision la vitesse et la tension de chaque lien, comme le déroulement, la traction, le refendage et l'enroulement, garantissant que la bobine est stable et exempte d'étirements ou de plis pendant le processus de refendage.

◦ Détection en ligne et rétroaction en boucle fermée : surveillance en temps réel de la largeur de refendage, de la position des bords, de la tension et d'autres paramètres grâce à des capteurs de haute précision (tels que des capteurs de vision CCD, des télémètres laser et des capteurs de tension), et rétroaction en temps réel des données au système de contrôle. Le système s'ajuste dynamiquement grâce à des algorithmes (tels que le contrôle PID) pour assurer un contrôle en boucle fermée « perception-décision-exécution » et garantir une qualité de refendage constante.

2. Introduction aux algorithmes d’IA :

◦ Reconnaissance visuelle et analyse comparative automatique : le système de vision industrielle est utilisé pour identifier automatiquement le code couleur (ligne de marquage) sur le papier d'estampage à chaud, et une analyse comparative et un refendage de haute précision entièrement automatiques peuvent être réalisés sans réglage manuel, réduisant considérablement le gaspillage de matériaux et le temps de préparation.

◦ Planification optimale des parcours d'outils et des trajectoires d'outils : les algorithmes d'IA peuvent calculer automatiquement le schéma d'agencement optimal des outils en fonction de la largeur et de la quantité requises par la commande, maximisant ainsi l'utilisation des matériaux et réduisant les bords de déchets.

◦ Maintenance prédictive : analysez les données telles que les vibrations de la broche et le courant du moteur pour prédire l'usure des outils et les défaillances potentielles des composants clés, fournir un avertissement précoce, planifier la maintenance et éviter les temps d'arrêt imprévus.

Deuxièmement, la construction d’une plateforme de gestion numérique (cloud intelligence)

La machine de refendage intelligente est connectée à la plate-forme de gestion numérique de l'usine (comme le système d'exécution de fabrication MES, le système de planification des ressources d'entreprise ERP) via la technologie de l'Internet industriel des objets (IIoT) pour réaliser la gestion numérique de l'ensemble du processus.

1. Acquisition et surveillance complètes des données (SCADA) :

◦ Collecte en temps réel de l'état de l'équipement (fonctionnement, arrêt, panne), de la quantité de production (mètres, nombre de tours), des paramètres du processus (vitesse, tension, largeur), de la consommation d'énergie et d'autres données.

◦ La technologie Digital Twin crée une image en temps réel de la machine de refendage physique dans l'espace virtuel, et l'opérateur peut surveiller intuitivement chaque mouvement et état de l'équipement sur l'écran.

2. Gestion transparente du processus de production :

◦ Affectation des tâches : L'administrateur émet directement des ordres de travail de production du système MES/ERP à la machine de refendage, y compris les spécifications du produit, les paramètres du processus, les exigences de quantité, etc., pour obtenir un fonctionnement « sans papier ».

◦ Suivi de la progression en temps réel : la direction peut visualiser la progression de la production, l'efficacité (efficacité globale de l'équipement OEE) et le taux de rendement de chaque équipement en temps réel sur les téléphones portables ou les ordinateurs, et réaliser une surveillance et une gestion à distance.

◦ Traçabilité qualité sur l'ensemble du processus : Chaque rouleau de papier d'estampage à chaud fini se voit attribuer un code d'identification unique. Le système enregistre automatiquement le temps de production, l'équipement, le lot de matières premières utilisé, les paramètres du processus, les opérateurs et d'autres informations. En cas de problème lors d'une utilisation ultérieure, la source peut être rapidement et précisément identifiée et la responsabilité définie.

3. Optimisation et prise de décision basées sur les données :

◦ Analyse de Big Data : la plateforme collecte des données de production historiques et, grâce à l'analyse, elle peut trouver les paramètres de processus optimaux (tels que la vitesse de refendage optimale et la valeur de tension) sous différents matériaux et spécifications de produits, formant une « base de connaissances » pour optimiser la production future.

◦ Gestion des performances et de la consommation d'énergie : comptez avec précision la production, le taux de rebut et la consommation d'énergie par quart de travail, quotidiennement et mensuellement, fournissant un support de données précis pour la comptabilité analytique, les performances des employés et la conservation et la réduction de la consommation d'énergie.

Résumé des valeurs et avantages réalisés

Grâce à la gestion et au contrôle numériques ci-dessus, la machine intelligente de découpe de papier à chaud a apporté des changements fondamentaux :

conclusion

La gestion et le contrôle numériques de la machine intelligente de découpe de papier à chaud sont l'incarnation parfaite de la collaboration « end-edge-cloud » :

• « Terminal » : L’appareil lui-même est un terminal intelligent doté de capacités d’exécution et de collecte de données précises.

• « Edge » : Le traitement des données en temps réel et l'edge computing sont effectués sur la passerelle de l'appareil ou sur l'ordinateur industriel pour assurer le contrôle en temps réel de la machine.

• « Cloud » : agrégation de données, analyse approfondie et optimisation globale sur une plateforme cloud.

En fin de compte, l’objectif de l’autonomisation technologique n’est pas seulement de rendre les machines plus rapides et plus précises, mais également de réaliser la visualisation, l’analyse, la prévisibilité et l’adaptabilité du processus de production grâce aux données, afin d’améliorer globalement l’efficacité opérationnelle, la qualité des produits et la compétitivité de base de l’industrie manufacturière.