Miele numérise la production de ses lave-linge grâce à OPC UA

Miele est le premier fournisseur mondial d'appareils électroménagers haut de gamme. Sa gamme de produits comprend des appareils pour la cuisson, la pâtisserie, la cuisson à la vapeur, la réfrigération et la congélation, la préparation du café, le lavage de la vaisselle, la lessive et l'entretien des sols. Elle comprend également des lave-vaisselle, des lave-linge et des sèche-linge à usage commercial, ainsi que des équipements de nettoyage, de désinfection et de stérilisation pour les établissements médicaux et les laboratoires.

Fondée en 1899, l'entreprise exploite huit sites de production en Allemagne et une usine en Autriche, en République tchèque, en Pologne, en Roumanie et en Chine. Le chiffre d'affaires de l'exercice 2020 s'est élevé à environ 4,5 milliards d'euros. Miele est représentée dans près de 100 pays par ses propres filiales commerciales ou par des importateurs. L'entreprise familiale de quatrième génération emploie environ 21 000 personnes dans le monde entier. Le siège social de l'entreprise se trouve à Gütersloh, en Westphalie, en Allemagne.

Avantages de l'OPC UA

« En termes simples, la conversion à OPC UA est la modernisation de la communication de données selon les dernières découvertes. » (lors de la conférence de presse de la Fondation OPC UA en 2018 SPS à Nuremberg)

Christian Stickling - Technologiesde l'information dans les appareils électroménagers, Miele

Pourquoi la division Buanderie de Miele mise-t-elle sur la communication de production avec OPC UA ?

Stickling : « OPC UA est le protocole de communication pour l'industrie 4.0, utilisable par tous les fabricants et sur toutes les plateformes. La norme de communication repose sur un modèle de données uniforme et cryptable afin de garantir une communication sécurisée. Les transformateurs nécessaires peuvent être facilement intégrés dans les systèmes existants, sans nécessiter de programmation fastidieuse de la part du client. OPC UA présente l'avantage crucial d'utiliser un format de communication uniforme, robuste et sécurisé grâce à l'utilisation d'interfaces OPC UA », explique Christian Stickling, responsable des technologies de l'information chez Miele, en résumant les principales caractéristiques.

Les systèmes existants peuvent-ils être mis à niveau vers OPC UA ?

M. Stickling : « Les interfaces uniformes peuvent être utilisées pour différents systèmes. C'est un grand avantage pour une production existante. Résultat : le temps nécessaire pour les adaptations ou l'intégration d'appareils et de systèmes est considérablement réduit. L'effort de technologie de communication dans les processus de fabrication 4.0 complexes est également réduit. L'utilisation de matériel virtuel présente d'autres avantages. Le principe « hardware in the loop » permet déjà de vérifier les processus pendant la phase de construction et de planification. De plus, un avantage majeur est que 100 % des fournisseurs de Miele fournissent désormais des produits conformes à OPC UA avec des interfaces OPC UA dans les machines et les contrôleurs. »

Mot-clé « sécurité des données » ?

Stickling : « Le niveau de sécurité élevé de l'OPC UA est un facteur essentiel pour Miele. La communication avec l'OPC UA fonctionne selon le principe « sécurisé par défaut ». Toutes les données sont cryptées et transmises de manière sécurisée. Conformément à ces normes de sécurité, les actifs et les données de production de la BU Laundry sont transférés vers le cloud Azure de Microsoft. »

Faits

• 6,3 millions d'appareils ménagers et commerciaux ont été vendus par Miele en 2020.

• 700 appareils électroménagers et plus de 100 appareils commerciaux de Miele ont été connectés au réseau en 2020.

• 70 000 pièces de rechange sont stockées pendant une durée pouvant aller jusqu'à 15 ans après l'arrêt d'une série.

• 84 % des fournitures destinées aux usines Miele proviennent d'Europe.

• Neutralité carbone : depuis 2021, Miele opère de manière neutre en CO₂ sur tous ses sites.

• 5,5 % du chiffre d'affaires total est investi dans la recherche et le développement.

OPC UA à l'atelier de presse

Fabrication d'agrégats pour machines à laver avec OPC UA

En mai 2017, le premier groupe de travail a commencé ses activités avec pour objectif de réviser la norme OPC UA. En novembre 2017, l'entreprise a officiellement rejoint la Fondation OPC. En 2018, Miele a décidé de s'appuyer sur OPC UA dans l'atelier de presse et l'atelier de carrosserie pour la production de machines à laver. Les composants en tôle d'acier sont fabriqués dans l'atelier de presse de Gütersloh. Au cours des étapes de production suivantes, ces pièces individuelles sont assemblées pour former une unité de lavage et un boîtier de lave-linge dans l'atelier de carrosserie. Cela nécessite des processus de soudage, de clinchage ou même de boulonnage. Lors de l'assemblage final, l'unité de lavage, le boîtier du lave-linge et d'autres pièces individuelles sont combinés pour former le lave-linge fini.

L'intégration de l'OPC UA avait pour objectif de moderniser et de simplifier la communication des données dans l'atelier de presse et dans la production de carrosseries brutes. Depuis 2018, l'utilisation de l'OPC UA pour la communication de production n'a cessé d'augmenter dans la BU Laundry.

Aujourd'hui, les normes OPC UA sont également mises en œuvre lors de la rénovation d'usines existantes, dans la mesure du possible. Les nouvelles usines sont déjà équipées d'OPC UA en usine. Ce n'est que dans de rares cas exceptionnels que l'OPC UA ne peut pas être mis en œuvre, par exemple lorsque les équipements achetés sont livrés avec des systèmes propriétaires. Dans ce cas, un changement entraînerait une violation de la garantie.

« Le développement des machines à laver, la production des composants et l'assemblage final ont lieu presque entièrement en interne. La gamme verticale de fabrication chez Miele est énorme. Cela nous permet de contrôler étroitement la qualité. »

Markus Frielinghaus - Responsable de l'atelier de presse de Gütersloh, Miele

Un calendrier serré

Le site de Gütersloh

Le site de Gütersloh a été construit en 1907 et est aujourd'hui le siège social de Miele ainsi que le centre de compétence pour l'entretien du linge. C'est là que Miele développe et produit ses lave-linge et sèche-linge. L'entreprise fabrique également des pièces embouties, des composants en fonte et des sections de boîtiers émaillés pour d'autres usines Miele, et assure le développement de produits et de processus pour les usines Miele d'Uničov (République tchèque) et de Ksawerów (Pologne).

Le développement et la production de composants électroniques pour presque tous les appareils Miele ont également lieu à Gütersloh.

Conversion à OPC UA en seulement trois semaines

L'intégration du nouveau niveau de communication ne pouvait avoir lieu que pendant les trois semaines de fermeture de l'usine, ce qui signifie que les différentes séries de tests devaient être réalisées dans les conditions réelles de l'usine de presses en activité à Gütersloh. Il était donc nécessaire de respecter un calendrier extrêmement serré et de se coordonner avec l'atelier de presse. La conversion elle-même a eu lieu pendant le fonctionnement normal de l'usine.

En trois semaines, l'ancien système a dû être démonté, les nouveaux niveaux de communication, y compris les interfaces OPC UA, ont dû être intégrés, et la mise à niveau des machines existantes avec des adaptateurs a dû être achevée et testée. Le raccordement du poste de contrôle a également eu lieu pendant la période de fermeture de l'entreprise. Le poste de contrôle garantit des stratégies de contrôle optimales, par exemple en reliant l'état des systèmes et la disponibilité des machines à des données statistiques et en générant des analyses à partir de celles-ci.

Plan B pour les urgences

Un échec aurait entraîné des coûts de licence considérables pour l'ancien logiciel, ainsi que des travaux de reconstruction et des licenciements. Il y avait un plan B, mais il n'était plus possible de faire marche arrière. « Lorsque la production a démarré sans erreur le lundi matin après la période de fermeture de l'usine, nous avons su que toutes les étapes de la production avaient été converties avec succès à la norme de communication OPC UA. Nous avions eu de bonnes expériences avec OPC UA, un concept pour la conversion, et étions convaincus que nous pouvions y parvenir en trois semaines », explique Christian Stickling avec le recul.

« Cependant, être très sûr ne signifie pas être complètement sûr. L'intégration de l'OPC UA était un défi immense, car une usine de presse, contrairement à une expérience en laboratoire, ne peut pas être simplement convertie. Ce fut un moment merveilleux lorsque tout a fonctionné et que nous avons obtenu des améliorations grâce à la conversion réussie à l'OPC UA. Nous disposons désormais d'un fonctionnement plus simple et plus pérenne des communications liées à la production et avons réalisé des économies financières en n'ayant pas à acheter de licences pour des logiciels spéciaux. Cela se traduit également par un dépannage plus rapide et garantit un fonctionnement fluide de l'usine. »

Test des scénarios de production avec le simulateur de flux de matériaux

Communication des données de production

Dans un premier temps, les données du plan de production issues de SAP ont été reliées aux données réelles des usines. Cela comprenait, par exemple, les temps et les coûts de configuration, les données sur les capacités des usines et les équipes de travail, ainsi que les numéros de matériaux. À cette fin, des normes de format de données ont été définies et des interfaces ont été intégrées afin que les données soient accessibles via OPC UA.

Grâce à l'utilisation d'OPC UA, les données peuvent désormais non seulement être générées, traitées ou évaluées, mais aussi transférées vers d'autres systèmes sous n'importe quelle forme et sans effort supplémentaire.

Simulateur de flux de matériaux

Un simulateur de flux de matériaux utilise des interfaces OPC UA pour récupérer des données en temps réel à partir des sources de données. Les signaux de production, provenant par exemple de l'atelier de presse, sont transférés au simulateur de flux de matériaux en quelques secondes. Les données réelles de l'état de l'usine sont enregistrées et visualisées dans le simulateur de flux de matériaux.

Le principal avantage est que les installations sont déjà représentées dans des modèles 3D virtuels dans le simulateur de flux de matériaux et qu'il suffit de les enrichir avec des données réelles pour transformer les modèles de simulation en jumeaux numériques.

« Notre objectif est d'utiliser la simulation non seulement pour les analyses de planification stratégique, mais aussi à long terme pour soutenir les opérations. À cette fin, les modèles doivent être initialisés avec l'« état réel et en temps réel » de la production actuelle. Des prévisions peuvent alors être déterminées à partir de cet état. »

Jan Brinkjans - Unité commerciale Ingénieriede production Blanchisserie, Miele