Un important fabricant canadien de composants mise sur la RFID et le RTLS

Depuis 2023, Toro Aluminium utilise des transpondeurs RFID, des antennes UHF plafonnières et des terminaux portables RFID pour étiqueter et identifier les produits dans la production de composants préfabriqués en aluminium. La production, le stockage intermédiaire, la sortie des marchandises et le service après-vente sont tous automatisés.

Les fenêtres et les portes peuvent être clairement identifiées et localisées sans contact. Il en résulte une augmentation de l'automatisation, de la transparence des données et du degré de numérisation.

La production de fenêtres

Spécialiste de l'aluminium

Toro Aluminium a été fondée en 1979 à Toronto, dans l'Ontario. L'entreprise canadienne fabrique des produits en aluminium depuis plus de 40 ans. Les domaines de production du groupe Toro Aluminium comprennent les façades, les fenêtres, les portes, les portails et les balustrades.

L'entreprise produit des éléments de construction préfabriqués en aluminium pour les immeubles de grande hauteur, les immeubles de bureaux, les universités, les installations sportives, les institutions culturelles, les bâtiments gouvernementaux et les hôtels. Les marchés de Toro Aluminium couvrent le Canada, les États-Unis et le Mexique. L'usine de production de fenêtres et de portes de Toro Aluminium, basée à Toronto, dispose d'une surface de production de 1 million de mètres carrés. 500 employés fabriquent plus de 3 000 fenêtres en aluminium chaque semaine. Le travail est effectué selon un système de 3 équipes.

L'aluminium comme matière première pour les composants

À ce jour, 22 % des 13 millions de fenêtres produites chaque année sont en métal, principalement dans les bâtiments publics et les immeubles de bureaux. L'aluminium a depuis longtemps remplacé l'acier et représente aujourd'hui plus de 90 % du marché. Les cadres de fenêtres en aluminium sont utilisés en Amérique du Nord depuis près de 100 ans. Ils sont considérés comme une caractéristique typique du style du milieu du siècle, caractérisé par des lignes épurées. À ce jour, les fenêtres en aluminium ont conservé leur importance dans l'architecture moderne.

Les cadres de fenêtres ne présentent aucun cordon de soudure visible et peuvent être émaillés ou recouverts de peinture. La masse élevée des fenêtres en aluminium garantit une bonne isolation acoustique. Cependant, elles ont également une conductivité thermique élevée et sont donc proposées avec une barrière thermique dans les régions nordiques.

Les cadres en aluminium modernes sont construits en plusieurs couches et disposent ainsi d'une rupture thermique et d'un matériau isolant intégré. Cette méthode de construction permet d'obtenir une conductivité thermique similaire à celle des cadres en bois et en PVC. Comme le cadre de fenêtre ne rouille pas et est également très résistant aux intempéries, la durée de vie d'un composant en aluminium est comprise entre 40 et 60 ans.

La production des fenêtres

500 employés produisent plus de 3 000 composants chaque semaine. La production s'effectue en trois équipes. La matière première utilisée pour la production est fournie sous forme de profilés en aluminium. Des machines CNC découpent les profilés verticaux et horizontaux en aluminium à la taille souhaitée. L'assemblage commence ensuite sur dix lignes de montage. Depuis 2023, l'entreprise utilise des transpondeurs RFID et des antennes UHF de plafond ainsi que des terminaux portables RFID pour la production de fenêtres en aluminium.

Cette technologie permet l'étiquetage, l'identification et la localisation des fenêtres et des portes. Le contrôle des machines CNC et la solution de suivi et de traçabilité constituent une avancée moderne vers la numérisation de la production, de la chaîne d'approvisionnement et des processus après-vente.

Gestion de la qualité

Le département de recherche et développement se concentre sur le développement continu des produits. Les conceptions modernes, les avancées techniques en matière de matériaux et d'isolation, ainsi que les scénarios de test font partie du quotidien du département de développement. Toro Aluminium utilise une chambre d'essai pour le contrôle qualité, dans laquelle sont effectués des tests d'étanchéité à l'air et à l'eau et des tests structurels.

Logistique

La flotte comprend six tracteurs routiers, plusieurs camions à plateau et camions-citernes. Toro Aluminium dispose actuellement de 40 remorques de différentes tailles. Les régions de livraison sont principalement Vancouver, Calgary et Toronto. En outre, Toro Aluminium dessert également des projets à Portland, Los Angeles, Halifax, Phoenix et même au Mexique.

RTLS dans le processus de production

Machines CNC avec imprimante RFID

Les profilés en aluminium sont coupés à la longueur exacte requise par les machines CNC. Chaque fenêtre est fabriquée pour une position, une fonction et un étage spécifiques d'un bâtiment. Les dimensions verticales et horizontales doivent correspondre à 100 %. Afin d'automatiser cette étape de production, RFID Canada a intégré des imprimantes RFID de Sato dans les machines CNC.

Les imprimantes sont connectées au système ERP. Elles génèrent une étiquette RFID codée qui contient les dimensions exactes de production et les données clés de placement pour la fenêtre à produire. Le composant dispose désormais d'un identifiant unique. Cet identifiant est stocké dans le système ERP pour la commande spécifique. L'identifiant fournit à la machine CNC les dimensions pour la découpe.

Lignes d'assemblage avec antennes de plafond

Les antennes de plafond de Feig Electronic sont configurées avec précision pour les processus de production sur la chaîne de montage. Elles couvrent une zone de lecture précise. Seuls les composants fabriqués sur la chaîne de montage peuvent être détectés. Chacune des dix chaînes de montage commence à la machine CNC, point de départ de la chaîne de montage.

Une fois les profilés coupés à la taille voulue, ils sont transformés sur la chaîne de montage. Lors de la première phase d'intégration, RFID Canada a équipé le début et la fin de la production sur les dix chaînes de montage de deux antennes de plafond chacune.

L'identifiant du composant est détecté via l'antenne RFID au plafond et l'assemblage commence. L'étiquette RFID est située sur le côté des composants. Des antennes au plafond sont installées à la fois au début et à la fin des deux chaînes de montage. Ces deux points de contrôle garantissent que le début et la fin de la production sont documentés et enregistrés en termes de temps.

D'autres points de contrôle sont prévus à l'avenir pour les chaînes de montage afin d'accroître encore la transparence de la production. Dans la phase finale d'expansion, les dix chaînes de montage seront équipées de la technologie RFID.

Stockage intermédiaire et RTLS

Avant que la fenêtre n'atteigne l'assemblage final et le dernier point de contrôle, elle doit dans certains cas être stockée temporairement dans l'entrepôt d'attente ou de quarantaine. Les composants qui ne peuvent être finis parce qu'il manque un composant ou qu'un contrôle supplémentaire est nécessaire sont « mis en attente » dans cette zone. La localisation en temps réel de toutes les fenêtres s'effectue dans cette zone de stockage temporaire via des antennes au plafond.

Le système ERP sait donc exactement où se trouvent les composants et depuis combien de temps. Cette zone est essentielle pour Toro Aluminum. Une commande est souvent terminée à 99 %. Les composants manquants sont stockés temporairement et peuvent être localisés clairement en temps réel grâce à leur identifiant. Cela permet de terminer le processus de production pour l'ensemble de la commande.

RFID et RTLS dans la chaîne d'approvisionnement

Marchandises sortantes

Les portes de la zone des marchandises sortantes sont également équipées d'antennes RFID. Un voyant lumineux est fixé à chaque antenne. Toutes les fenêtres qui atteignent la zone des marchandises sortantes sont détectées. Sur la base de l'identifiant, le système ERP crée le bon de livraison pour la commande.

Si une fenêtre qui ne fait pas partie de la livraison arrive dans la zone de sortie des marchandises, le voyant lumineux s'allume en rouge. RFID Canada a installé un type spécial d'antenne de Times-7 dans les portes de la zone de sortie des marchandises, car l'angle du faisceau doit être très étroit. Cela garantit que seuls les composants appartenant à la commande sont chargés.

De plus, il est essentiel que tous les composants appartenant à une commande soient également chargés dans leur intégralité. Si une seule fenêtre manque sur le chantier, qui peut se trouver à des milliers de kilomètres, cela entraîne des coûts d'immobilisation élevés.

Marchandises entrantes sur le chantier

Le logiciel RFID To Go est installé sur l'appareil portable du client. L'appareil portable dispose d'une interface avec le système ERP de Toro Aluminum. L'appareil portable peut donc être utilisé pour vérifier l'intégralité de la livraison sur le camion.

Si la livraison est correcte, le système ERP de Toro Aluminum en est informé et la commande est marquée comme livrée avec succès. Le chef de chantier peut également utiliser l'appareil portable RFID pour localiser et compter un composant ou un groupe de composants spécifique.

Une fois les composants installés, l'étiquette RFID est dissimulée entre la fenêtre et le mur. Toro Aluminum doit respecter les contrats de maintenance et les garanties pendant cinq ans après l'installation. Comme l'identifiant du composant peut être lu, les dimensions exactes pour une commande de remplacement peuvent être rapidement déterminées, même des années après l'installation.

Production automatisée en quatre mois

Entretien avec Khaled Elshimy

1. Quels avantages Toro Aluminium tire-t-il de la solution RFID et RTLS ?

L'ensemble du processus de production sur les dix lignes d'assemblage est transparent et peut donc être contrôlé. La localisation des composants est particulièrement avantageuse dans la zone de stockage intermédiaire et lors de la livraison des marchandises.

À ces points de contrôle, Toro Aluminium gagne du temps, renforce la sécurité et améliore le contrôle. Les avantages de la traçabilité et de l'identification automatique sont combinés aux portes de chargement. Dans le domaine du service après-vente, la commande de pièces de rechange est optimisée.

2. Quels défis avez-vous dû relever ?

Le plus grand défi était clairement l'environnement métallique et les reflets. Nous avons dû nous assurer que le matériel était correctement configuré pour fonctionner dans cet environnement. Comme le processus de fabrication n'est pas entièrement automatisé, mais implique des personnes qui transportent, retournent et usinent également les composants, le processus n'est pas uniforme.

3. Une validation de principe a-t-elle été effectuée au préalable chez Toro Aluminium ?

Oui, c'est ce que nous avons fait. Le projet pilote a duré six mois. Nous n'avons installé qu'un seul point de contrôle avec des antennes RFID au plafond sur une chaîne de montage et à une porte dans la zone de sortie des marchandises. L'intégration des imprimantes RFID aux machines CNC ne faisait pas partie de la validation du concept. Nous avons donc fourni les étiquettes pré-codées.

Les employés ont appliqué ces étiquettes RFID manuellement. L'objectif de ce projet était de comparer les résultats du système RFID avec ceux du système actuel de codes-barres.

Les résultats ont été clairs et ont démontré le potentiel de la technologie RFID. Les processus automatisés et sans contact sont supérieurs au processus manuel de codes-barres. La décision de lancer l'installation a donc été prise très rapidement.

4. Quand RFID Canada a-t-elle installé la solution RFID et RTLS chez Toro Aluminium ?

Nous avons commencé la mise en œuvre en mars 2023. Environ quatre mois ont été prévus pour achever l'installation complète du matériel et l'intégration des imprimantes RFID aux machines CNC. L'installation a dû être réalisée par étapes afin de réduire autant que possible les temps d'arrêt sur les lignes de production. Nous avons donc procédé à une installation par étapes. L'objectif était d'équiper deux lignes d'assemblage de la technologie RFID d'ici juillet 2023. Cet objectif a été atteint.

5. Comment le matériel RFID est-il connecté au système ERP ?

Tous les processus de production et de logistique, tous les lecteurs et antennes et toutes les données générées sont connectés au système ERP de Toro Aluminum en temps réel via RFID to Go et RFID Hub. Ces deux solutions logicielles gèrent l'état du système de l'ensemble du matériel et de l'infrastructure, ainsi que l'intégration, la connectivité et le transfert des données vers la base de données de l'application.

6. Quels produits RFID avez-vous sélectionnés ?

Nous disposons au total de 17 lecteurs, 35 antennes, 10 lecteurs portables et 9 imprimantes. RFID Canada fabrique des étiquettes RFID personnalisées pour cette application. Les lecteurs fixes installés au plafond proviennent tous de Feig Electronic. Nous avons monté des antennes de Times-7 et Feig Electronic sur les portes. Les imprimantes sont de Sato, les lecteurs portables de Honeywell et les étiquettes de Avery Dennison.