de cellules flexibles gol 510, cours 09 organisation

Système d’alimentation automatique

de cellules flexibles

GOL 510, Cours 09

Organisation flexible de la production (4cr.)

Session : Automne 2013

Programme de baccalauréat en génie des opérations et de la logistique

École de Technologie Supérieure, Montréal, QC

Plan de présentation

Philosophie d’alimentation de cellule

Sélection de la méthodologie de chargement

° Cadence de chargement

° Complexité géométrique

Équipements couramment utilisés

° Vibration

° Convoyeur

° Plateau de transfert

Points importants à prendre à considération

Conclusion

Philosophie d’alimentation de cellule

Pour décider de la façon donc nous allons alimenter une cellule de fabrication flexible, il

est important de prendre en considération plusieurs éléments. Le plus important touche la

géométrie de la pièce à manipuler. La géométrie de la pièce et son poids imposent

souvent la méthode qui peut-être utilisée pour alimenter une cellule de production.

Naturellement, il est également important de placer en contexte les fonctions qui seront

accomplies dans la cellule.

Dans la vraie vie industrielle où l’on retrouve des cellules manufacturières flexibles, deux

grands types de cellules peuvent être observées : les cellules de fabrication et

d’assemblage.

Les cellules de fabrication sont souvent des cellules d’usinage, de transformation de

métal en feuille ou d’estampage.

Sélection de la méthodologie de chargement (Suite)

Pour les cellules d’assemblage, on retrouve un très vaste éventail de configurations, que

ce soit pour l’assemblage de circuit imprimé, en passant par les lignes d’assemblage de

sac de vin et les lignes d’assemblage automobile, chacune de ces cellules requièrent un

différent type de système ou d’équipements d’alimentation en pièces à traiter.

Dépendant du type de cellule considérée, les méthodologies de chargement effectuées à

l’aide de dispositifs mécaniques divers peuvent considérablement varier. Cependant

plusieurs points d’évaluation et d’analyse des solutions sont applicables peu importe le

domaine d’application.

Sélection de la méthodologie de chargement (Suite)

Cellule de fabrication :

Dans une cellule de fabrication, nous sommes pratiquement toujours en présence de

procédés de fabrication qui génèrent soit de la transformation de forme (estampage,

pliage, moulage, soufflage) ou pas ou peu de matière est retirée de la pièce, mais son

volume est déplacé ou déformé, ou de l’usinage ( fraisage, tournage, perçage,

poinçonnage, laser) ou de la matière est enlevé sous forme de copeau et qui peut changer

considérablement le CG (centre de gravité) d’une pièce entre deux opérations.

Sélection de la méthodologie de chargement (suite) Cellule de fabrication

Les critères à prendre en considération lors de la sélection du système d’alimentation sont

les suivants :

° Forme de la pièce

° Propriété physique de la pièce

° Précision de positionnement requis

° Cadence en sortie du système d’alimentation

° Procédé présent à proximité de la cellule

° Copeaux générer dans la cellule ou à proximité

Sélection de la méthodologie de chargement (suite)

Certaines règles d’or doivent être défendues le plus intensément possible pour ne pas

risquer de le payer amèrement. Ces règles sont :

° La gravité, bien que toujours présente, ne travaille jamais comme prévue.

° Quand on possède le contrôle d’une pièce, on évite de la relâcher pour la

reprendre plus tard car en réalité, cette dernière position sera différente de la

précédente.

° Les copeaux sont toujours une source de problème lorsqu’ils sont mal

contrôlés.

Sélection de la méthodologie de chargement (suite) Cellule d’assemblage

Dans le contexte d’une cellule d’assemblage, l’approche est souvent plus facile car le

facteur copeaux n’est plus présent. Cependant, la multitude de façon de faire peut rendre

complexe le choix de la méthode à privilégier. Dans le cas particulier de l’assemblage, les

critères suivants sont à prendre en considération pour choisir la méthodologie idéale :

° Forme de la pièce

° Poids de la pièce et son CG (Centre de gravité)

° Précision de positionnement requis

° Cadence en sortie du système d’alimentation

Une fois que la collecte d’informations est complétée pour tous les scénarios de cellule,

l’analyse et le choix de la méthodologie peuvent commencer.

Le système d’alimentation de pièce doit faire en sorte que le positionnement final en

sortie soit le plus unique possible, avec la meilleure stabilité possible pour permettre que

l’opération à exécuter dans la station de la cellule permettre d’avoir la meilleure

répétabilité possible.

Cadence de chargement

Les cadences de chargement sont souvent les élément directeurs dans la décision d’opter

pour un type de système d’alimentation par rapport à un autre. Plusieurs fonctions sont

rattachées au système d’alimentation. Dans un contexte de cellule flexible, les fonctions

de chargement et de déchargement sont toujours en étroite collaboration avec les

ressources humaines. Il est important que la charge de travail requise par la main

d’œuvres dans les opérations de chargement et de déchargement ne soit jamais le goulot

d’étranglement de la cellule. Dans le développement d’une cellule flexible, nous désirons

que la cadence de production soit dictée par les capacités maximales des stations qui la

composent.

Cadence de chargement (suite)

Dans le meilleur des mondes, le temps de travail qui devait être alloué aux opérations de

chargement et déchargement devrait se situé entre 60% et 80% du temps de cycle de la

cellule. Ainsi, il reste suffisamment de temps à l’opérateur pour ne pas se sentir "rusher"

par la cellule.

Dans le cas des cellules d’usinage, certains types d’équipements qui seront présentés plus

tard dans le chapitre sont particulièrement intéressants pour ces usages. Nous parlons ici

des convoyeurs conventionnels et à palette de support, plateau transfert, alimenteur

carrousel, etc.


Du côté des cellules d’assemblage, l’imagination est souvent le meilleur guide dans la

sélection du système d’alimentation. Cependant, certaines technologies, qui ont

grandement fait leur preuve au cours des dernières 40 années, sont encore pleinement

d’actualité pour assurer un flot constant de pièces sur les diverses stations des cellules

que vous serez appelé à intégrer.

On peut séparer les système d’alimentation en deux grandes familles : les systèmes

d’alimentation de transfert et les systèmes autonomes.


Les systèmes d’alimentation de transfert :

° Ce sont des systèmes qui assurent la présence de pièces à traiter, qui ont été

préalablement positionnées par quelqu’un (opérateur) au poste de travail, ce

système requiert que l’opérateur positionne correctement la pièce à traiter sur le

système de transfert.

Les systèmes d’alimentation autonomes :

Ces systèmes gèrent habituellement eux même leurs matériels en vrac à traiter et assurent

le transport, la position et les files d’attente de pièces à traiter.


Petite règle de pouce à conserver en mémoire lorsque vous songez à intégrer un système

d’alimentation :

Le temps de l’opération de chargement et déchargement ne doivent jamais

dépassé 80% du temps de cycle.

Le temps d’occupation de l’opérateur de la cellule ne doit jamais être inférieur

à 50%; en deçà de ce niveau, le niveau d’intérêt de l’opérateur sur son travail

devient trop bas et il sera démotivé.

Les cadences des systèmes d’alimentation automatiques doivent être au

minimum de 20% plus élevées que la cadence de la cellule, maximum 50%

plus élevé.

Les capacités de recharge des systèmes autonome doivent minimalement

pouvoir assurer une autonomie complète de 2 heures.

Complexité géométrique

La géométrie de la pièce a également une importance dans la sélection du concept de

système d’alimentation. Lorsque la pièce, de par sa forme, fais en sorte que sa stabilité

devient précaire lors de son déplacement, il devient souvent obligatoire de fournir, à

l’aide d’un dispositif externe, un support permettant d’assurer que la pièce ne sera pas

perturbée dans sa position ou son orientation par les vibrations normales causées par le

déplacement du système de manipulation ou par les autres mouvements des équipements

de la cellule de production ou d’assemblage.

Les arêtes tranchantes peuvent également causer des usures prématurées des systèmes

d’alimentation ou de transport des pièces dans les configurations de cellule d’usinage.

Équipements couramment utilisés

Bol Vibrant : les bols vibrants sont très largement utilisés dans les cellules d’assemblage.

Si vous considérez en utiliser, voici quelques règles à respecter dans

l’établissement des critères des cahiers de charges ou dans les critères

d’évaluation des propositions de vos fournisseurs :

Capacité minimal de 150% de notre brsoins (100 pièces/minutes

nécessaires = 150 pièces/minutes pour le bol)

Diamètre du bol utilisé = min. 10 X la plus grande dimension de la pièce à

alimenter.

Assurez-vous de ne jamais accepter un système qui permet un "Back

pressure" de pièces jusque dans le bol. Assurer vous d’avoir un contrôle de

haut niveau de pièce après la décharge du bol.

Équipements couramment utilisés (SUITE)

Système vibrant

Bol vibrant avec outillage interne et sortie externe Bol vibrant avec double sortie

Bol vibrant avec unité de chargement automatique Alimenteur vibrant linéaire

Équipements couramment utilisés (suite)

Système tournant

Bol orienteur tournant Bol orienteur tournant

Bol orienteur tournant Alimenteur carrousel


Magnétique

Séparateur de tôle Séparateur de tôle

Convoyeur magnétique avec taquets Séparateur de tôle


Convoyeur

Convoyeur d’accumulation Convoyeur a taquets de positionnement Convoyeur élévatuer a taquet

Convoyeur d’accumulation avec vis d’alimentation Convoyeur d’accumulation avec vis d’orientation


Convoyeur

Convoyeur vibrant Convoyeur Walking beam Convoyeur Walking beam

Convoyeur élévateur Convoyeur indexeur

Équipement couramment utilisés (suite)

Convoyeur

Alimenteur à palier Alimenteur à palier


Plateau transfert


Alimenteur/positionneur spécialement Système de palettes interchangeable

conçu pour la pièce à traiter sur contrôle numérique

Magasin de palette interchangeable Carrousel de palette interchangeable


Système de palette interchangeable sur Système de palette conventionnel de MAZAK

deux étages de MAZAK

Point important à prendre en considération

Voici d’autres points important à prendre en considération dans la sélection du meilleur

principe d’alimentation de la cellule flexible.

Poids de la composante à traiter. Lorsqu’il dépasse les 500gr, il devient presque

impossible d’utilisé des systèmes ou un mécanisme pousse les pièces vers la cellule de

fabrication (convoyeur d’accumulation, plan incliner, convoyeur vibrant, etc).

Fragilité des composantes ou des finis de surface des pièces. Bien entendu, certain

système d’alimentation présenter précédemment peuvent avoir des effets sur les surface

des pièces en raison de la friction générer lors du mouvement des pièces sur les systèmes

d’alimentation, Dans ces cas, l’utilisation de système tel que les plateaux de transfert,

convoyeur indexeur, s’applique particulièrement a ces conditions.

Conclusion

Les techniques utilisables pour l’alimentation des cellules flexible sont

multiples et permettre également d’être adaptés relativement facilement. Les

possibilités n’ont de limites que celle de votre imagination.

Assurez-vous de toujours positionner votre pièce dans le système

d’alimentation de façon à conserver la meilleure stabilité et une orientation la

plus constante possible, les corrections de position pourront être assurées par le

système de manutention sur la station de travail

Vous devez toujours garder en mémoire que lorsque vous avez le contrôle de

votre pièce, tenté dans la mesure du possible de le garder.

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