La métrologie de production dans la Smart Factory

En tant que le fabricant de pompes Wilo a planifié sa Smart Factory durable et numérique, l'assurance qualité s'est réorganisée stratégiquement : Grâce à la technique de mesure de fabrication fournie par Klostermann, elle agit aujourd'hui de manière préventive - et le taux de rebut dans la production est tombé à zéro.

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Avec ses 30 mètres de long, elle ne passe pas inaperçue sur le site de Wilopark, le siège social du groupe Wilo à Dortmund : L'installation d'hydrogène H2Powerplant, qui transforme en hydrogène vert l'électricité produite par le soleil, le vent et l'eau au moyen de l'électrolyse. La solution système que l'entreprise a installée chez elle l'année dernière en tant qu'installation pilote - et qu'elle propose désormais à ses clients comme base d'un réseau d'approvisionnement en énergie autonome, décentralisé et régénératif - peut stocker 520 kg d'hydrogène. "La durabilité a toujours été vécue dans toute l'entreprise. Chez nous, la gestion de la durabilité et de la qualité relève de la responsabilité d'un service spécialisé, car les deux ne fonctionnent que de manière globale", explique Tim Schirmers, Plant Quality Manager Dortmund chez Wilo. "Du côté des produits, cela commence par le développement et se poursuit par la fabrication et le recyclage. À cela s'ajoute le fait que les tolérances des différents composants, considérées sur l'ensemble du flux de valeur - c'est-à-dire qu'il s'agisse d'un composant électronique, d'un composant métallique ou d'un composant en plastique - sont de plus en plus étroites, afin que les pompes et les systèmes de pompage atteignent en fin de compte une meilleure efficacité énergétique".

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Schirmers poursuit : "Dans cette mesure, il n'était pas question pour nous d'orienter complètement la gestion de la qualité et la technique de mesure vers la durabilité et la numérisation lors de la planification de la nouvelle Smart Factory. La nouvelle usine nous a ouvert de toutes nouvelles possibilités : S'éloigner de la simple réaction pour aller vers une assurance qualité préventive et vers une gestion de la fiabilité".

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La gestion de la qualité a donc été impliquée très tôt dans la planification de la Smart Factory et a élaboré une nouvelle stratégie qui tire parti de la numérisation : la technique de mesure se déplace désormais aussi vers la ligne. Les tolérances sont mesurées par les collaborateurs de la production. Tous les appareils de mesure - aussi bien dans la salle de mesure que dans la production - envoient leurs données à des serveurs centraux ou au cloud de Wilo. L'objectif est de détecter à temps tout dérapage des processus de production. Une fois cette stratégie établie, l'équipe de Schirmers s'est attelée à la mise en œuvre : "Nous avions certes déjà travaillé en partenariat avec Klostermann par le passé et l'entreprise a pu remporter l'appel d'offres", se réjouit Schirmers.

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Le fournisseur complet de Remscheid pour la technique de mesure 3D a déjà livré la première machine de mesure à Wilo il y a plus de 30 ans ; et récemment, il a même mis en service sa 1000e machine neuve chez Wilo. "La proximité géographique de Klostermann nous est très utile : lorsque nous avons besoin d'aide - que ce soit pour des implémentations, des formations, la création de programmes, des réparations, des dispositifs de mesure ou même des tâches de mesure à façon - les experts de Klostermann sont toujours rapidement sur place. Même en cas de manque de personnel imprévu, ils viennent nous aider ici, sur place. Ce paquet global rend la collaboration très efficace", déclare Schirmers. "À cela s'ajoute le fait que Klostermann a développé au fil des ans une profonde compréhension de nos exigences et de nos processus".

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Pour Schirmers, il était important que la technique de mesure dans la Smart Factory soit étroitement liée à la technique de mesure dans la salle de mesure. Cela signifiait que les nouveaux appareils de mesure pour le shopfloor devaient fonctionner sous WM Quartis, le logiciel de mesure de Wenzel. En effet, Wilo mise depuis longtemps sur Wenzel dans la salle de mesure également. Wilo a donc opté pour les machines à mesurer tridimensionnelles du fabricant de Wiesthal. Le choix s'est porté sur trois SF 55, conçues pour l'environnement direct de fabrication. "Nous voulions également trois machines à mesurer tridimensionnelles de Wenzel dans le shopfloor afin de garantir la continuité et donc la comparabilité des données", explique Schirmers. "Nous pouvons donc aujourd'hui envoyer directement les données de la salle de mesure, c'est-à-dire les données de mesure et les programmes de mesure, à la fabrication sur les machines. La standardisation a en outre l'avantage de permettre à l'ouvrier de la production de passer en un clin d'œil à une autre machine à mesurer tridimensionnelle si nous avons un pic sur l'une d'entre elles".

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Des systèmes de serrage flexibles de Witte ont été mis en œuvre comme dispositifs de mesure : "Maintenant, l'ouvrier insère une pièce, il sélectionne un programme de mesure en appuyant sur un bouton - et la machine fait ce qu'elle doit faire. Et nous recevons les données de mesure et de contrôle avec une qualité constante", explique Schirmers.

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Klostermann a également donné un coup de pouce supplémentaire à la métrologie de production de Wilo en intégrant l'appareil de contrôle Equator de Renishaw dans le paysage de la métrologie : "Nous avions déjà acheté deux Equator pour le contrôle des pièces directement chez Renishaw, mais nous ne savions pas vraiment exploiter leur potentiel", se souvient Schirmers. "Klostermann nous a donné l'idée, dans le cadre de la planification de la Smart Factory, de faire fonctionner Equator avec WM Quartis au lieu du logiciel Renishaw. Cela signifie que là aussi, nous avons pu continuer à standardiser. Cela a été pour nous un véritable "gamechanger", car nous pouvons désormais définir depuis la salle de métrologie les points de mesure - c'est-à-dire les tolérances de forme et de position - qui doivent être vérifiés avec Equator par rapport à l'IO/NIO. Pour cela, l'opérateur prélève un échantillon défini sur la ligne et le contrôle avec Equator ; cela ne prend que trois minutes". En raison de ces avantages, Wilo a ensuite lancé un appel d'offres pour trois Equator supplémentaires.

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Avant de mettre en œuvre le nouveau concept de mesure, Klostermann a testé en profondeur la situation dans ses locaux de Remscheid, sur ses propres machines de mesure, au cours de quatre séries d'essais. Ces tests ont également permis de répondre à des questions telles que : Le concept est-il réalisable ? Est-ce qu'il nous permet aussi de faire une analyse du système de mesure (MSA), de sorte que les valeurs soient fiables et reproductibles ?

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Grâce à des cartes de contrôle enregistrées, les opérateurs de la Smart Factory reçoivent aujourd'hui un signal via l'interface du logiciel de métrologie WM Quartis sur les machines à mesurer tridimensionnelles de Wenzel et via les appareils de contrôle de Renishaw si les tolérances des composants sont en train de s'échapper. Si la production n'est pas corrigée à temps, l'équipe de Schirmers est informée par e-mail grâce à plusieurs cascades d'escalade intégrées. Schirmers : "Ainsi, grâce aux tendances, nous avons toujours une longueur d'avance et pouvons prendre des décisions : Une machine de production doit-elle être corrigée ? Une maintenance doit-elle être effectuée ? Alors qu'auparavant, nous ne pouvions réagir que lorsque des pièces étaient déjà NIO".

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L'assurance qualité n'est pas la seule à être impliquée dans le flux d'informations numériques des résultats de mesure et de contrôle : le responsable de la production et l'ingénierie peuvent également adapter la conception des composants en cas de problèmes fréquents. De même, les collègues d'autres usines Wilo, pour lesquelles le site de Dortmund mesure des composants en tant que prestataire de services, ont également accès aux données de qualité via le cloud.

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"Les tolérances sont de plus en plus serrées, les quantités de pièces de plus en plus importantes. Aujourd'hui, le fait que nous soyons devenus plus rapides et plus efficaces dans les techniques de mesure et de contrôle en les intégrant aux processus de fabrication s'avère payant", résume Schirmers. "Cela nous a permis d'améliorer la qualité des produits, d'augmenter la stabilité des processus de production et de réduire de 50 % les déchets que nous avons envoyés à notre centre de recyclage. Cela paie bien sûr pour notre stratégie de durabilité, car nous pouvons aujourd'hui corriger beaucoup plus rapidement les processus de production, par exemple dans l'usinage CNC ou le moulage par injection, grâce à la surveillance étroite des processus par la technique de mesure. Nos chiffres clés le prouvent : Nous devons moins mettre au rebut, moins recycler et nous obtenons une meilleure satisfaction des clients".

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D'autres usines de Wilo sont désormais intéressées par le concept de gestion de la qualité de la Smart Factory : ainsi, les collègues de la nouvelle usine high-tech de Changzhou en Chine ont déjà signalé leur intérêt pour cette solution. Et sur le Wilopark de Dortmund, on travaille déjà à l'utilisation de l'intelligence artificielle (IA) pour l'évaluation des résultats de mesure et de contrôle, et ce avec l'aide d'étudiants de l'université technique de Dortmund. Schirmers : "Les premiers tests ont été très prometteurs".

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Texte : Sabine Koll / Paru dans Quality Engineering 04 / 2023

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