Construire l'usine pop-up à l'occasion de l'Usine numérique 2022

Dans un monde où le changement est la seule constante, répondre rapidement à la demande du marché en utilisant une approche agile est devenu un avantage stratégique pour les opérations qui s'efforcent d'être compétitives dans leur secteur. Pour démontrer comment les technologies numériques émergentes permettent aux organisations d'évoluer plus rapidement que jamais, nous avons construit une usine pop-up lors de la conférence Digital Factory à Boston.

En collaboration avec Formlabs, Vention, Autodesk, RealWear et Be Global Safety, nous avons créé en 24 heures une usine opérationnelle et une démonstration qui ont permis aux participants d'expérimenter directement les technologies de fabrication numérique émergentes. Avec pour toile de fond le Flynn Cruiseport de Boston, les participants ont été guidés du début à la fin du processus d'assemblage de leurs propres chargeurs de téléphone sans fil imprimés en 3D, qu'ils ont pu emporter chez eux à la fin de l'événement.

La Pop-up Factory a également fait son apparition à l'IMTS 2022 à Chicago, avec Formlabs, Tulip, Vention, et Autodesk.

Voici comment nous avons procédé.

En seulement quelques jours de planification, des équipes de Tulip, Formlabs, Vention, Autodesk et RealWear ont collaboré sur la manière de présenter le processus de conception, de construction et d'assemblage d'un objet à emporter pour les participants. L'objet devait être facile à assembler, évolutif et fonctionnel, afin de démontrer la valeur des technologies avancées et la manière dont elles sont utilisées pour construire le monde qui nous entoure.

Un chargeur sans fil Qi dans un boîtier imprimé en 3D et encliquetable a remporté la victoire, grâce à sa grande facilité d'utilisation et à son processus d'assemblage simple.

Le choix d'un élément à emporter était l'étape la plus facile. Ensuite, l'équipe a dû s'asseoir et répondre à quelques questions clés :

• Comment concevoir des pièces imprimées en 3D qui s'emboîtent facilement et s'adaptent à l'électronique du chargeur sans fil ?

• Comment pouvons-nous imprimer des centaines de ces pièces à temps pour l'événement ?

• À quoi ressemble l'expérience de l'opérateur ?

• Comment pouvons-nous accueillir des centaines de participants et faire en sorte qu'ils vivent la meilleure expérience possible tout en montrant chaque étape du processus de fabrication ?

• Et comment construire tout cela en seulement 24 heures ?

Au Pop-up, les invités ont été accueillis avec une présentation du logiciel Autodesk's, leader sur le marché, CAO , que nous avons utilisé pour concevoir l'appareil qu'ils allaient ensuite assembler.

L'utilisation de Autodesk Fusion 360 nous a permis de développer notre chargeur depuis la phase conceptuelle jusqu'à la vérification de la conception et à la fabrication grâce à leur progiciel complet CAO .

Il nous a notamment fourni une série d'outils pour nous aider à concevoir pour Fabrication additive (DfAM), ainsi que pour la conception générative. Ces outils comprennent la possibilité de créer des structures en treillis pour augmenter la rigidité et la légèreté des pièces imprimées, l'agencement automatique de plusieurs pièces dans un seul volume de construction et des outils de simulation pour analyser les performances de votre conception dans diverses conditions d'essai.

La conception des pièces ayant été finalisée dans Fusion 360, nous étions prêts à passer à la production proprement dite de chacun des composants imprimés. Pour cette partie du processus, nous nous sommes tournés vers Formlabs et son imprimante SLS Fuse 1.

Conçu pour un débit continu, le système Fuse 1 apporte une nouvelle méthode avancée de création de pièces à l'échelle avec Formlabs. Comme les méthodes plus courantes de Fabrication additive, le frittage sélectif par laser (SLS) permet de créer des pièces avec des géométries internes complexes impossibles à réaliser avec les procédés soustractifs traditionnels. Cependant, la technologie SLS employée par Fuse 1 permet également de créer des pièces finies sans avoir besoin du support ou des longs temps de durcissement requis par les imprimantes FDM ou SLA traditionnelles. La poudre de nylon que nous avons choisi d'utiliser avec la Fuse 1 peut être recyclée facilement grâce au système de récupération de poudre Fuse Sift et permet de créer des pièces durables avec une finition de surface résistante à l'usure.

Afin de répondre à la demande attendue à la Pop-up Factory, nous avons dû augmenter la production de l'enceinte imprimée. En s'appuyant sur sa ferme d'impression interne, l'équipe de Formlabs a imprimé 500 copies de chaque partie de l'assemblage sur deux sites et 20 Fuse 1, y compris les panneaux supérieurs et inférieurs de la carrosserie ainsi que les deux jambes.

À la Pop-up Factory, nous avons mis en place une ferme d'impression utilisant quinze imprimantes Formlabs Form 3 et deux imprimantes Fuse 1 pour montrer aux participants comment Fabrication additive peut être réalisé à grande échelle.

Avec le logiciel Formlabs , vous pouvez optimiser votre production grâce à des outils qui gèrent et contrôlent votre parc d'imprimantes pour vous. L'intégration de l'écosystème Formlabs dans votre flux de travail avec Tulip vous permet d'utiliser facilement leur API pour envoyer des fichiers, contrôler les consommables et suivre les impressions du début à la fin sur l'ensemble de votre parc d'imprimantes.

Avec les imprimantes 3D à base de poudre comme Fuse 1, il est essentiel d'établir un flux de travail propre pour minimiser les temps d'arrêt de votre ligne de production. Le système de récupération de poudre Fuse Sift permet d'atteindre cet objectif en combinant l'extraction des pièces, la récupération de la poudre, le stockage et le mélange dans un seul dispositif autonome.

Pour montrer comment le casque de réalité augmentée de RealWearAfin de montrer comment le casque de réalité augmentée de l'entreprise facilite ce processus pour les opérateurs, nous avons créé une application Tulip qui guide l'utilisateur à travers les étapes nécessaires au nettoyage et au remplacement du filtre HEPA sur Fuse 1. Les participants ont pu tester l'application mains libres sur le dernier matériel de réalité augmentée RealWear , qui les a guidés tout au long du processus de changement de filtre en affichant des instructions visuelles mises à jour en temps réel en fonction des commandes vocales.

Cela permet aux utilisateurs d'interagir avec Instructions de travail dynamiques même lorsque leurs mains sont occupées par la machine qui se trouve devant eux. Outre le fait qu'il n'est pas nécessaire de se référer à un écran externe, le casque mains libres permet également de maintenir un espace de travail plus propre, ce qui est particulièrement important dans un laboratoire ou avec des matériaux qui nécessitent une manipulation minutieuse.

Ensuite, nous avons dû concevoir les postes de travail où chaque participant allait assembler son chargeur. Nos exigences comprenaient une zone pour l'assemblage de l'appareil, des bacs pour les pièces, ainsi que des points de montage pour un moniteur, des caméras de vision industrielle et d'autres appareils IIoT utilisés dans le processus de production.

L'utilisation de MachineBuilder de Ventionnous a permis de créer et d'améliorer rapidement la conception des postes d'assemblage de l'usine pop-up. Avec des milliers de pièces modulaires, des outils de conception 3D intelligents et des fonctions de collaboration, MachineBuilder a facilité la conception de bancs personnalisés répondant à nos besoins.

Les ingénieurs d'application de Vention ont également été d'une aide précieuse tout au long du processus, répondant à nos questions par le biais du chat intégré au produit afin de nous permettre d'avancer plus rapidement. Cela nous ramène à la principale caractéristique de Vention : le temps de rotation. Après avoir terminé la conception de notre banc, toutes les pièces dont nous avions besoin pour l'assembler ont été livrées en l'espace de trois jours seulement. Cette rapidité est tout simplement inouïe dans ce domaine.

Une fois toutes les pièces en main, l'assemblage des postes de travail a été simplifié grâce aux instructions générées automatiquement pour notre conception personnalisée, y compris les clés Allen pour l'assemblage, et les numéros de pièces gravés sur chaque composant pour garder les choses organisées.

Notre conception finale de la ligne de production comprenait quatre bancs d'assemblage avec chacun un écran monté pour afficher les instructions de travail, ainsi qu'un kit d'éclairage Tulip pour guider le prélèvement, des caméras Vision par ordinateur , des imprimantes d'étiquettes, des lecteurs de codes-barres, des lampes Andon et Tulip Edge IOs pour assurer la connectivité.

Les établis étant entièrement assemblés, nous étions prêts à lancer la production de nos chargeurs. Pour tout relier et gérer notre opération, nous avons utilisé la plate-forme d'opérations de première ligne de Tulip.

Comme Tulip est une plateforme sans code, vous n'avez pas besoin de connaître un langage de programmation pour créer ces applications ou les intégrer à votre site IIoT, ce qui vous permet d'aller beaucoup plus vite que si vous deviez créer ce type de systèmes à partir de zéro.

Utilisant les fonctions natives de Vision par ordinateur , l'application Tulip fonctionnant sur chaque banc attendait qu'un participant s'approche et que ses mains soient détectées dans la zone de travail avant de commencer à afficher des instructions à l'écran. Elle leur permettait également de visualiser et d'interagir avec un modèle intégré CAO du chargeur qu'ils étaient sur le point d'assembler. Tout au long du processus de construction, les utilisateurs ont été guidés par des instructions écrites accompagnées d'une vidéo intégrée sur l'écran de leur banc.

• Tout d'abord, les instructions affichées à l'écran, associées à un système Pick to Light , indiquaient aux participants qu'ils devaient récupérer les deux moitiés du boîtier à clapet, ainsi que le circuit imprimé de la bobine de charge dans les bacs de pièces détachées de leur station. Nous avons utilisé l'algorithme de vision industrielle de l'application Tulip pour piloter le système Pick to Light et confirmer que l'opérateur avait bien récupéré les composants requis.

• Ensuite, ils ont été invités à fixer le circuit imprimé à la moitié inférieure de la coquille. Cette étape intégrait également une balance IoT qui servait à contrôler les erreurs en pesant l'assemblage inachevé, en s'assurant que les bons composants avaient été utilisés et en permettant aux participants d'enregistrer un produit défectueux s'il ne se situait pas dans les limites prédéterminées.

• Lors de l'étape suivante, les participants ont été invités à effectuer un second contrôle de qualité en connectant le chargeur à une source d'alimentation sur le banc. Pour continuer, ils ont dû confirmer son fonctionnement à l'aide d'un ampèremètre intelligent, les relevés étant affichés dans le contexte des instructions de travail de Tulip. Ils ont pu à nouveau enregistrer un défaut si le contrôle de qualité échouait.

• Après avoir passé ces tests de contrôle de la qualité, les participants ont pu terminer l'assemblage de leurs chargeurs. À l'étape suivante, le système Pick to Light leur a indiqué de récupérer les pieds, qu'ils ont mis en place en même temps que la moitié supérieure de la coquille. Le poids a été enregistré sur Tulip une fois de plus à l'aide de la balance intelligente pour s'assurer que toutes les pièces de l'assemblage avaient été installées.

• Une fois le boîtier du chargeur complètement assemblé, les instructions de travail demandaient aux participants d'ajouter des pieds en caoutchouc adhésifs aux pattes, en intégrant à nouveau le système Pick to Light et l'échelle IoT pour guider les utilisateurs et éviter les erreurs d'opération.

• Enfin, il ne restait plus à chaque participant qu'à emballer son chargeur et il était prêt à le ramener chez lui. L'application d'instructions de travail Tulip a automatiquement imprimé une étiquette autocollante, puis a guidé l'utilisateur tout au long du processus d'emballage de son chargeur et de son câble, y compris l'apposition de l'étiquette et du numéro de série unique sur la boîte.

Après avoir entièrement assemblé, contrôlé la qualité et emballé leur appareil, les participants étaient désormais libres de ramener chez eux leur nouveau chargeur sans fil en étant sûrs qu'il fonctionnerait comme prévu.

Cette application d'assemblage est un exemple de la façon dont vous pouvez utiliser Tulip pour créer des instructions de travail interactives qui exploitent les appareils IIoT connectés à la périphérie afin de réduire les défauts de qualité et d'augmenter la productivité des opérateurs. En affichant des instructions de travail dynamiques et en présentant les bonnes informations au bon moment, votre équipe peut apprendre plus rapidement de nouveaux assemblages et de nouvelles compétences. En outre, vous pouvez utiliser des applications similaires pour guider d'autres processus opérationnels tels que les opérations de kitting, d'emballage et d'expédition, ainsi que les meilleures pratiques lean (telles qu'un audit 5S, une marche Gemba, etc.).

L'un des principaux avantages des applications Tulip est qu'elles vous permettent d'avoir une visibilité en temps réel sur votre production. Tulip facilite la création de rapports, leur agrégation dans des tableaux de bord et leur partage avec les parties prenantes.

Au milieu des quatre bancs d'assemblage, nous avons installé deux tableaux de bord utilisant une application Tulip qui donnait une vue d'ensemble du processus de production en temps réel lors de la conférence. Le premier donnait aux participants un aperçu des statistiques de production cruciales à l'aide de graphiques affichant la durée moyenne du travail pour chaque station, le nombre total d'assemblages réalisés et le nombre de chargeurs terminés au fil du temps.

Le second site Tableau de bord a enregistré tous les défauts signalés par les participants pendant qu'ils assemblaient leurs chargeurs, en suivant les défauts au fil du temps par composant, par station et par type de défaut. Comme le premier site Tableau de bord, il a été mis à jour en temps réel au fur et à mesure que les participants travaillaient sur la chaîne de montage.

Pour faciliter la circulation, nous avons également mis en place une surveillance en direct de l'état des stations afin que les participants puissent facilement voir en temps réel lesquelles des quatre stations étaient utilisées et lesquelles étaient prêtes pour qu'ils commencent l'assemblage. Cette information était affichée sur les tableaux de bord de production que nous avions mis en place et était également reliée à un voyant d'état Andon monté en haut de chaque poste de travail.

Après avoir assemblé leur chargeur et être retournés à l'événement principal, les participants ont pu voir comment Be Global Safety avait surveillé l'ensemble de l'espace à l'aide de l'IA pour détecter et signaler tout incident de sécurité susceptible de s'être produit. Avec une simple caméra IP surplombant la zone, Be Global Safety peut détecter les EPI, les actes dangereux et d'autres risques dans un entrepôt, un laboratoire ou un atelier. L'utilisation d'un système tel que Be Global Safety pour surveiller vos opérations fournit une couche supplémentaire d'informations que vous pouvez utiliser pour aider à la fois les travailleurs de première ligne et les responsables afin de conduire Amélioration continue.

Les nombreuses technologies utilisées pour construire l'usine Pop-up ont une chose en commun : elles fonctionnent toutes sur le nuage AWS (en fait, Tulip est un partenaire de compétence industrielle d'AWS).

Le fait de fonctionner sur le cloud rend l'usine pop-up évolutive. Si nous voulions ajouter des stations ou en réduire le nombre, nous pourrions facilement le faire. Cette flexibilité vous permet de gérer vos systèmes comme vous gérez votre usine, avec un minimum de gaspillage (de serveurs).

En outre, le fonctionnement en nuage réduit l'investissement initial nécessaire à la mise en place du système.

Bien que l'industrie manufacturière ait été en retard dans la révolution du cloud, les usines du monde entier se rendent compte que l'utilisation du cloud est un impératif stratégique pour leurs opérations.

Bien qu'il soit irréaliste de mettre en place une chaîne de production à grande échelle en 24 heures, rester compétitif dans le paysage économique actuel en évolution rapide signifie que les fabricants du monde entier doivent s'adapter plus rapidement que leurs concurrents. La mise en œuvre de technologies émergentes telles que Fabrication additive, les instructions de travail numériques, la vision industrielle et la réalité augmentée permet aux fabricants de rester agiles et d'accroître leur avantage concurrentiel en atteignant l'excellence opérationnelle.

En tirant parti de technologies telles que celles qui nous ont aidés à mettre en place avec succès notre usine pop-up, vous pouvez vous aussi y parvenir :

Accélération de la conception, du développement et de la mise sur le marché des produits

Grâce à des outils de conception avancés et à la puissance du site Fabrication additive, les fabricants sont en mesure de concevoir, de prototyper et d'adapter de nouveaux produits plus rapidement et plus économiquement que jamais auparavant. L'utilisation d'un logiciel de conception puissant tel que Autodesk avec des imprimantes 3D commerciales permet aux fabricants d'économiser de l'argent et d'accélérer leur processus de prototypage. Grâce à des techniques de dépôt avancées telles que celles employées par Formlabs Fuse 1, vous pouvez même produire des pièces finies de haute qualité, prêtes à être assemblées pour former une unité complète. Avec de tels outils, les entreprises peuvent accélérer considérablement les phases de développement et d'introduction du cycle de vie du produit.

Amélioration de la productivité grâce à l'augmentation du nombre de travailleurs de première ligne

Les technologies agiles guident la production et permettent aux équipes d'une organisation de travailler plus rapidement. Les applications sans code construites sur la plateforme Tulip donnent aux opérateurs les bonnes informations au bon moment. Les instructions numériques guident les flux de travail et aident à éviter les erreurs de production en s'intégrant aux machines et aux appareils utilisés dans vos opérations, ce qui rend les tâches plus sûres, plus faciles et plus efficaces.

L'utilisation de dispositifs AR pour afficher des applications aide également les travailleurs de première ligne dans les situations où ils ont besoin d'avoir les mains libres pour accomplir la tâche qui les attend. En mettant en œuvre ces technologies, les fabricants peuvent améliorer considérablement la productivité et la qualité des produits, sans avoir à sacrifier la flexibilité et les avantages des travailleurs humains.

Amélioration continue grâce à des données en temps réel

L'exploitation de la connectivité périphérique sur IIoT et des applications numériques pour collecter des données en temps réel donne aux fabricants la possibilité de s'améliorer en permanence. Grâce aux applications d'exploitation de première ligne intégrées à Tulip, vous pouvez collecter des données humaines et Données process pour obtenir des informations précieuses sur le temps de fonctionnement des machines, la qualité, les temps de cycle et tout ce qui se trouve entre les deux. La saisie des données de vos opérateurs et de vos équipements permet aux superviseurs et aux ingénieurs d'avoir une vision globale de leurs opérations et d'identifier et de résoudre rapidement les problèmes dès qu'ils surviennent.

Développement des citoyens et convergence des technologies de l'information et de la communication (OT)

Grâce aux technologies "lean" augmentées, les données informatiques et techniques ne doivent plus être cloisonnées. La connectivité accrue entre les machines, les capteurs et les humains permet de créer des systèmes de production plus réactifs et plus agiles pour résoudre les problèmes de votre entreprise.

En démocratisant le développement avec une plateforme sans code, les entreprises peuvent économiser du temps et des ressources en éliminant le besoin d'impliquer le service informatique, car les développeurs citoyens sont en mesure de créer des applications et d'analyser des ensembles de données par eux-mêmes. Grâce à ce modèle, les équipes peuvent rester légères tout en permettant une mise en œuvre plus rapide et plus efficace des améliorations.

Démarrer avec Frontline Operations

Que vous ayez eu l'occasion de découvrir l'usine pop-up en personne ou que ce que vous avez lu ici vous semble intéressant, il est facile de créer le site transformation numérique de votre entreprise. Vous trouverez ci-dessous des options pour tout le monde :