Fabrication connectée : les outils passent au numérique

Le groupe Hoffmann est l'un des principaux fournisseurs européens d'outils de qualité, d'équipements de protection individuelle (EPI) et d'équipements industriels. Parmi les clients du groupe Hoffmann figurent des entreprises de toutes tailles, dont de nombreuses PME issues des secteurs de l'usinage et de la fabrication. Toutes ces entreprises sont approvisionnées de manière fiable par le groupe Hoffmann.

Hoffmann se distingue notamment par la relation personnalisée et de confiance que le personnel commercial entretient avec les clients, ainsi que par les conseils supplémentaires fournis par les ingénieurs d'application, les spécialistes en équipement industriel et les experts en EPI.

Numérisation dans la production

Exigences des clients

« Deux tendances se sont dégagées des discussions avec nos clients ces dernières années », explique Nicolas Frank, chef d'équipe Fabrication numérique chez Hoffmann Group. « De nombreux clients souhaitent numériser leur entreprise, mais ne savent pas comment s'y prendre. Parallèlement, presque tous les processus de production sont basés sur le papier et sont complexes. »

Cela signifie que les informations dont beaucoup de personnes ont besoin ne sont souvent détenues que par une seule personne, sous la forme d'un savoir-faire mémorisé. Les outils sont difficiles à trouver, ce qui entraîne de longs temps d'inactivité (temps d'arrêt des machines). Depuis 2019, le groupe Hoffmann propose une solution à ce problème sous la forme d'un outil numérique de gestion des outils et des dispositifs de serrage.

Le groupe Hoffmann

La numérisation dans la production

Dans un environnement de production type, on trouve des tours et des fraiseuses, un prérégleur et une armoire de distribution d'outils. Avant de pouvoir être utilisé, l'outil doit être assemblé. À l'aide d'un système de distribution de marchandises tel que GARANT Tool24 du groupe Hoffmann, l'employé reçoit par exemple le foret dont il a besoin. Il a ensuite besoin d'un porte-outil ; combinés, les deux forment l'outil complet, prêt à l'emploi. Celui-ci doit être mesuré sur le dispositif de préréglage avant de pouvoir être inséré dans la machine.

Dans la production traditionnelle sur papier, il est souvent fastidieux de trouver les pièces d'outils nécessaires, car leur dernier emplacement de stockage est inconnu. Pour savoir si elles ont déjà été utilisées et, le cas échéant, à quelle fréquence, il faut interroger les employés. De plus, il faut déterminer si les valeurs mesurées notées au crayon ou au stylo à bille sur l'outil sont toujours d'actualité. Pendant ce temps, la machine reste à l'arrêt.

Le système de gestion numérique des outils Connected Manufacturing rationalise ces processus. Il s'agit d'un outil logiciel modulaire qui offre une vue d'ensemble complète de tous les outils et de leurs paramètres. Chaque outil complet est sérialisé et créé sous forme de jumeau numérique dans Connected Manufacturing. Cela réduit considérablement les temps de recherche et d'attente.

Hoffmann Group

• Fondé en 1993 sous l'égide de la société munichoise Hoffmann

• Holex et Garant sont des marques du groupe Hoffmann

• Plus de 120 000 produits disponibles en permanence

• 55 000 outils certifiés de la marque GARANT

• 17 000 outils de la marque de qualité HOLEX

• 500 autres marques leaders

• 4 000 employés dans le groupe Hoffmann à travers le monde

• Présence de l'entreprise dans 50 pays et 135 000 clients dans le monde entier

• Connected Manufacturing introduit pour la première fois en 2019

• Membre du groupe suisse SFS depuis mai 2022

Production sans papier

Connected Manufacturing

La fabrication connectée est une solution complète basée sur le cloud pour la gestion des outils et de la production qui peut être connectée en option au système ERP via une interface. C'est de là que proviennent les données de commande, auxquelles les données de production sont ensuite liées. La fabrication connectée offre aux employés une transparence totale sur l'inventaire des outils et son historique à tout moment. Les données telles que la longueur et le rayon d'un outil, que l'opérateur de la machine doit normalement saisir manuellement dans le système de contrôle, sont également transférées. Toutes les machines-outils et les commandes qui y sont traitées sont gérées directement dans le logiciel.

Sérialisation avec RFID

L' HF-RFID est utilisée pour permettre l' d'identification unique d'un outil. Chaque mandrin individuel est équipé d'une puce RFID ronde de 10 mm de Neosid, qui est enfoncée et connectée de manière permanente. Le numéro d'identification unique de la puce est le numéro de sérialisation, qui est stocké de manière centralisée dans Connected Manufacturing. Aucune information n'est stockée sur la puce elle-même. Les puces des outils sont lues à l'aide de lecteurs dans le distributeur d'outils, dans le dispositif de préréglage et sur les machines ou à l'aide d'appareils mobiles tels que des tablettes ou des smartphones.

Avantages pendant les temps d'arrêt

« Les temps d'arrêt des machines entraînent des coûts élevés. Dans l'industrie, l'objectif principal est donc d'atteindre la plus grande utilisation possible de la capacité des systèmes. Les machines doivent fonctionner », explique Marion Schwenk, responsable des relations publiques chez Hoffmann Group. « Connected Manufacturing peut y contribuer en réduisant les temps d'arrêt. De plus, les commandes récurrentes ou les travaux de réparation peuvent être rapidement renvoyés à la machine. Cela permet d'économiser du temps, de l'argent et de ménager les nerfs. » Ce ne sont pas seulement les temps de recherche qui sont réduits, car les outils peuvent être trouvés rapidement. Les temps de configuration des machines sont également considérablement réduits. Les erreurs de transmission ou de saisie des valeurs de mesure des outils vers la commande de la machine ne peuvent plus se produire, ce qui évite également des dommages importants à la machine.

La vision d'une fabrication entièrement connectée

La fabrication connectée est une solution que les clients peuvent mettre en œuvre sous forme de modules individuels sur la voie de l'industrie 4.0. Elle devrait s'imposer pleinement dans l'industrie manufacturière au cours des dix prochaines années. Le dernier module en date, appelé « métrologie connectée », représente la gestion intelligente des équipements de mesure, l'échange de données d'étalonnage et l'acquisition de données de mesure.

Fabrication connectée

• Interface avec le système ERP

• Les besoins en outils sont visibles dès la commande

• Aperçu des outils disponibles

• Distribution automatisée des outils

• Réduction de 20 à 40 % des temps d'inactivité (temps de recherche et de configuration, temps d'arrêt des machines)

• Paré pour l'avenir pour les prochaines étapes de numérisation

Étiquettes métalliques

Transpondeurs métalliques de Neosid

Depuis 10 ans,Neosid propose des transpondeurs innovants pour l'identification dans des environnements métalliques : des transpondeurs RFID avec un noyau en ferrite magnétique doux. Les ferrites sont des matériaux céramiques non conducteurs ou faiblement conducteurs qui présentent une conductivité magnétique élevée. Neosid est expert dans la fabrication de composants électroniques depuis 1933. Dans les années 1930, cela comprenait les tiges d'antenne pour les premiers récepteurs radio, pour lesquelles des ferrites étaient utilisées, entre autres matériaux.

Le noyau en ferrite utilisé par Neosid pour les incrustations des transpondeurs RFID présente une résistance élevée, une grande résistance aux contraintes mécaniques et aux substances chimiques, ainsi qu'une résistance élevée à la chaleur. Les noyaux en ferrite sont fabriqués par moulage par injection et sont disponibles dans de nombreuses formes.

Neotag(R) Plug MFG10340

L'étiquette RFID utilisée par le groupe Hoffmann est la Neotag(R) Plug MFG10340 de Neosid. Elle a une circonférence de 10,3 mm et une hauteur de 4 mm, et est conçue pour un trou percé dans l'outil d'un diamètre de 10,0 ± 0,05 et d'une profondeur d'au moins 4,1 mm. L'étiquette est enfoncée dans ce trou.

Le Neotag(R) Plug MFG10340 est une étiquette passive sans batterie. Il tire sa capacité à transmettre et à stocker des données du champ électromagnétique du lecteur. Le signal du lecteur RFID est converti en énergie. La portée de lecture de cette étiquette est courte. Elle est comprise entre 110 et 210 mm dans un échantillon de test métallique. La lecture s'effectue donc par mesure ponctuelle : le lecteur est approché directement de l'étiquette, puis activé. Hoffmann utilise des lecteurs de la société Industria Oberländer pour la lecture.

Le Neotag(R) Plug MFG10340 peut supporter des températures ambiantes comprises entre -40 et +275 °C. Il est insensible à l'humidité et extrêmement résistant aux chocs, c'est-à-dire qu'il peut supporter des chutes de grande hauteur. À une température de fonctionnement maximale de 55 °C, le contenu de la mémoire peut être conservé pendant 50 ans.

Neotag(R) Plug MFG10340

• Circonférence 10,3 mm, hauteur 4 mm

• Étiquette passive

• Portée de lecture 110–210 mm

• Pour des températures comprises entre -40 et +85 °C

• Pour une exposition de courte durée à des températures pouvant atteindre 275 °C

• Durée de vie de 50 ans

Entretien avec Nicolas Frank, Marion Schwenk et Yilmaz Benzer

Transparence pour tous les outils

RFID & Wireless IoT Global s'est entretenu avec Nicolas Frank et Marion Schwenk du groupe Hoffmann et Yilmaz Benzer de Neosid au sujet de la fabrication connectée et des étiquettes RFID.

Interview

1. Il existe de nombreux fabricants d'outils ; qu'est-ce qui distingue le groupe Hoffmann ?

Nicolas Frank : Outre la haute qualité de nos outils, ce sont sans aucun doute les relations étroites et de confiance que nous entretenons avec nos clients. Il n'y a pas d'autre façon de le dire. Nous disposons d'un service après-vente très performant. Pour les clients importants, un consultant Hoffmann est parfois présent sur place une fois par semaine. Nous avons au total 1 400 consultants, et le contact étroit avec les entreprises nous permet d'acquérir de nombreuses connaissances pratiques sur les différents domaines de travail. Nous en tirons un grand bénéfice. Les premières idées de solutions numériques, par exemple, ont été développées en collaboration avec les clients.

2. Qui sont vos clients ?

Marion Schwenk : Nos clients sont des entreprises de toutes tailles. Dans le domaine des solutions de fabrication numériques, cependant, nous nous concentrons clairement sur les petites et moyennes entreprises des secteurs de la métallurgie et de l'usinage. Nos commerciaux entretiennent des contacts personnels avec nos clients et, si ceux-ci ont besoin de conseils spécialisés approfondis, d'autres spécialistes confirmés sont disponibles pour les aider. Dans le domaine de l'usinage, par exemple, il s'agit d'ingénieurs d'application qui ont souvent eux-mêmes travaillé sur la machine pendant de nombreuses années en tant qu'opérateurs. Dans les autres domaines, il s'agit de consultants en équipement industriel et d'experts en équipement de protection individuelle. Cela nous permet de proposer des solutions qui augmentent sensiblement la productivité du client.

Fabrication connectée et outils étiquetés

3. Quelle est l'histoire derrière l'outil logiciel Connected Manufacturing ?

Frank : Il y a quelques années, lors de conversations avec des clients, deux choses revenaient sans cesse comme des préoccupations ou des tendances. La première est la numérisation. Pour de nombreux clients, il s'agit d'un concept abstrait qui les occupe beaucoup. Tout le monde veut numériser quelque chose, même s'il n'y a pas encore de cas d'utilisation concret. La seconde est la forte dépendance à l'égard du papier dans la production. Comme tout est enregistré sur des feuilles de papier individuelles ou des cartes perforées, il n'y a pas de vue d'ensemble et l'ensemble du processus de production est quelque peu désorganisé. L'expertise en matière de production est liée à des personnes individuelles et n'est pas ancrée à tous les niveaux. C'est pourquoi nous avons envisagé de numériser et d'étendre les services que nous fournissions auparavant uniquement par le biais du commerce d'outils.

4. La solution comprend des outils étiquetés. Était-il clair dès le départ que la RFID HF était la technologie appropriée pour l'identification des outils ?

Frank : Oui, en fait. Pour nos clients, la fiabilité des processus est la chose la plus importante, et la RFID est tout simplement plus robuste que les options optiques. La puce est également incroyablement durable. La petite taille de la puce et la simplicité de son application par emboîtement ont été deux autres critères de décision importants.

Transpondeurs miniaturisés de Neosid

5. Est-ce pour cette raison que le Neotag(R) Plug MFG10340 a été choisi ?

Yilmaz Benzer : Neosid a attiré l'attention du groupe Hoffmann avec ses transpondeurs miniaturisés. Nous avions présenté un transpondeur très robuste qui était convaincant et pour lequel nous pouvions garantir la disponibilité. Cela a conduit à la collaboration. Nous avons adapté l'antenne pour Hoffmann, ce qui n'a posé aucun problème. L'ensemble était tout simplement très bien adapté.

6. Les connecteurs Neosid font partie intégrante du design Hoffmann, ils ne brillent donc pas du bleu Neosid habituel. Comment cela s'est-il produit ?

Benzer : Nous avons produit une version personnalisée du connecteur de 10 mm pour Hoffmann. Le boîtier enfichable facile à insérer est orange et porte le logo Hoffmann. C'est quelque chose que nous faisons assez souvent. De nombreux clients souhaitent utiliser leur propre transpondeur dans leurs applications. C'est pourquoi ils utilisent souvent le boîtier enfichable de 10 mm ou 8 mm et un logo spécifique au client. Dans la fabrication d'outils, nous nous efforçons de plus en plus de pouvoir réaliser de telles adaptations pour nos clients.

7. Lorsque les clients achètent des porte-outils auprès du groupe Hoffmann, ceux-ci sont-ils immédiatement équipés d'une puce afin que la fabrication connectée puisse être mise en œuvre sans aucun problème ?

Frank : C'est notre objectif, mais ce n'est pas encore le cas pour l'instant. En général, les clients ont déjà acheté plusieurs milliers de porte-outils sans puce. Si un client opte pour le logiciel Connected Manufacturing, ceux-ci peuvent être équipés d'une puce sans aucun problème.

8. L'application des étiquettes prend-elle beaucoup de temps ?

Benzer : Pas du tout. La taille du trou sur les composants de l'outil est indiquée dans la fiche technique du transpondeur. Souvent, il est déjà présent. Les transpondeurs sont fournis dans un emballage blister et il suffit de les enfoncer dans le trou percé. L'attribution de l'ID et la création de l'objet dans la gestion des outils prennent ensuite un peu plus de temps.

9. Comment Connected Manufacturing a-t-il été accueilli ?

Schwenk : Les entreprises sont intéressées, mais restent encore un peu prudentes. Cependant, les avantages parlent d'eux-mêmes. Mühlhoff Umformtechnik GmbH a installé Connected Manufacturing en 2020 et a réduit ses temps d'arrêt de 30 % au total.1

Dans le cadre de l'introduction, Mühlhoff a testé tous les processus. Il s'agissait d'un projet d'une certaine envergure. Le développement en est encore à ses débuts, mais il donne déjà des résultats positifs.

10. Comment la pandémie a-t-elle affecté vos clients ?

Schwenk : De différentes manières. Malgré la crise du coronavirus, la production s'est poursuivie pour de nombreux clients. Lorsque le nombre de commandes a baissé, cela a signifié qu'il fallait travailler moins ou pas du tout en équipes supplémentaires. Beaucoup de nos clients travaillent toujours à la limite de leurs capacités. Tout ce qui rend leur travail plus efficace leur est d'une grande aide. Cependant, l'introduction de Connected Manufacturing est souvent un projet de grande envergure qui ne se fait pas à côté.

11. Quel est le défi à relever lors de l'installation de la fabrication connectée ?

Frank : En général, la fabrication connectée est conçue pour être modulaire et aussi légère que possible, de sorte qu'aucun investissement initial important n'est nécessaire. Néanmoins, certains travaux préliminaires sont nécessaires pour obtenir une transparence totale sur l'ensemble du processus de fabrication. Cela s'applique par exemple à la base de données CAM. Il peut être nécessaire de créer d'abord des structures, par exemple en nommant les différents outils.

12. Comment la société Mühlhoff Umformtechnik GmbH a-t-elle mis cela en œuvre ?

Schwenk : Nos employés étaient sur place dès le début et étaient bien sûr toujours disponibles lorsque nous avions besoin d'aide. Mühlhoff a également affecté un employé interne à la rationalisation et à l'optimisation des processus de production pendant trois mois. Dans l'ensemble, les employés étaient très motivés car ils pouvaient désormais travailler avec des tablettes et soutenaient les processus.

13. Les outils intelligents sont un élément central de l'industrie 4.0. Que pensent les PME allemandes de l'industrie 4.0 ?

Benzer : Tous ceux qui viennent nous voir sont déjà convaincus par la RFID. De notre point de vue, la RFID est une technologie qui a fait ses preuves ; la demande s'est stabilisée. La tendance est forte dans le domaine de la technologie des outils et de la technologie médicale. La lisibilité avec un smartphone est un sujet important à l'heure actuelle.

Frank : De notre point de vue, les choses sont un peu différentes. Notre clientèle cible est constituée d'entreprises moyennes classiques possédant entre 2 et 30 machines de production, et dans ce groupe, le niveau de numérisation est franchement inférieur à la moyenne. Un changement n'est souvent possible qu'avec un changement de génération au sein de la direction.

14. Existe-t-il une étape intermédiaire que les entreprises peuvent franchir pour faciliter la mise en œuvre de la fabrication connectée ?

Frank : L'une des raisons pour lesquelles la fabrication connectée est modulaire est que les clients peuvent la mettre en place en fonction de leur propre niveau de numérisation et progressivement, pendant leur activité. Elle peut par exemple prendre en charge les tâches de gestion des commandes. C'est une bonne introduction à la fabrication connectée, en particulier pour les clients qui travaillent encore avec une fiche de routage dans la production et qui utilisent davantage le papier. D'autres clients disposent déjà d'un système ERP sophistiqué et pourraient passer directement à la phase de gestion des outils. Elle convient vraiment à tout le monde.