Pendant plus d'un siècle, la production à la chaîne a imposé son rythme à la construction automobile. Aujourd'hui, la production à la chaîne atteint de plus en plus ses limites.
Les Défis de la Production Automobile Moderne
Les nombreuses possibilités de personnalisation des véhicules augmentent la variabilité des composants et des processus le long de la chaîne de montage automobile. La complexité croissante des produits et de la demande commerciale modifie les exigences en matière de production automobile. Celle-ci doit s'adapter avec toujours plus de souplesse aux besoins commerciaux spécifiques, aux changements à court terme du marché et aux questions de durabilité. Il est de plus en plus difficile de faire correspondre un assemblage conventionnel à cette complexité.
La production à la chaîne est basée sur un principe de temps de cycle uniforme pour chaque produit à chaque poste de travail dans une séquence fixe. Dans un processus de production à la chaîne rigide et séquentiel, cette complexité est de plus en plus difficile à maîtriser.
L'Assemblage Modulaire : Une Solution Innovante
C'est pourquoi Audi a développé un système de montage modulaire, une première dans le monde de l'industrie automobile. L'assemblage modulaire fonctionne sans rythme de travail uniforme. À la place d'un tapis roulant rigide, des procédures plus flexibles sont mises en place de sorte que chaque module d'assemblage ne dépend pas d'un autre et ne soit pas soumis à un temps imparti de production.
Les employés Audi assemblent les composants sur des "îlots de production" indépendamment du temps de cycle imparti. En vue d'une application ultérieure en série, l'équipe de Wolfgang Kern, chef de projet du Audi Production Lab, met en œuvre cette méthode de l'assemblage modulaire dans le prémontage des panneaux de porte intérieurs à l'usine d'Ingolstadt.
Lire aussi: Chaîne de montage Citroën : l'histoire
"L'assemblage modulaire est l'une de nos réponses aux futures exigences de production", déclare Gerd Walker, membre du Directoire d'Audi pour la production et la logistique. "Nous utilisons la technologie numérique de manière ciblée au profit de nos employés, tout en réalisant un assemblage plus flexible et efficace", ajoute Walker. "Ce projet est le parfait exemple de notre culture d'innovation ouverte, où nous développons une production en réseau au sein d'équipes agiles."
Les Avantages de l'Assemblage Modulaire
L'un des principaux avantages de ce système d'assemblage modulaire est qu'Audi peut employer des personnes qui ne peuvent plus travailler sur une chaîne de montage classique, en raison de problèmes de santé. "Nous sommes en mesure d'adapter l'environnement de travail à leurs conditions, ce qui n'est actuellement possible que dans une certaine mesure sur une chaîne de montage classique", explique Kern. "Nous utilisons une automatisation plus flexible dans le processus de production afin de soulager les employés."
Grâce au temps de traitement variable selon les besoins plutôt que d'un temps imparti et uniforme, tous les employés bénéficient d'une charge de travail allégée. Cela permet une adaptation ergonomique aux besoins individuels.
En outre, en raison de la grande variabilité des composants, des véhicules à guidage automatique (AGV - Automated guided vehicles) approvisionnent les îlots en matériaux nécessaires selon le principe du "goods-to-person".
Fonctionnement des Véhicules à Guidage Automatique (AGV)
Les véhicules à guidage automatique (AGV) apportent les panneaux de porte directement à la station où les composants doivent être assemblés. Par exemple, les packs d'éclairage sont installés avec les câbles et les éléments d'éclairage sur une seule station. Les opérations qui n'ont pas de kit d'éclairage contournent cette station.
Lire aussi: Quand remplacer chaîne distribution BMW ?
Sur une autre station, un ouvrier assemble l'ensemble du pare-soleil qui est disponible en option pour les portes arrière. En raison de sa cadence prédéfinie, cette tâche devrait être répartie entre deux ou trois travailleurs sur le tapis roulant, ce qui n'est pas efficace.
Si les tâches s'accumulent à une station, les véhicules à guidage automatique (AGV) conduisent le produit à la prochaine station requise avec le moins de temps d'attente possible. La configuration des espaces de travail est contrôlée et ajustée de manière cyclique.
"Par rapport à la façon dont les choses sont organisées aujourd'hui, la flexibilité de la logique de guidage sous-jacente est un progrès essentiel", souligne M. Kern. Contrairement à une ligne de montage classique, les stations individuelles et le système de production modulaire ne sont pas conçus pour une cadence de demande stable (point de fonctionnement optimal).
Lorsque la variabilité des composants est élevée, le principe de goods-to-person est la solution la plus adaptée. Les véhicules à guidage automatique (AGV) apportent les bons types de faisceaux de câbles pour les panneaux de porte aux ouvriers qui prennent ensuite les pièces dont ils ont besoin. Les autres pièces identiques retournent à la position d'attente, car une autre variante de composant est généralement nécessaire pour le prochain panneau de porte. La fourniture de pièces triées par des véhicules à guidage automatique (AGV) rend la répartition en amont superflue.
Les véhicules à guidage automatique (AGV) sont positionnés au centimètre près grâce à un système de réseau. Un ordinateur central guide les AGV. Le contrôle par caméra peut être intégré au processus de qualité. Les irrégularités peuvent être gérées plus rapidement et plus facilement de cette manière que sur un tapis roulant. Cela permet d'éviter une main-d'œuvre supplémentaire imprévue.
Lire aussi: Tests Toyota Auris
"Nous combinons le degré élevé de division du travail de la ligne de montage classique avec une vision globale des nouvelles possibilités offertes par les systèmes de production cyber-physiques", explique M. Kern.
Les séries tests donnent des indications et permettent aux ingénieurs Audi de les appliquer à la production en série. "En réduisant le temps de production grâce à l'autoguidage, nous sommes en mesure d'augmenter la productivité d'environ 20 %", déclare M. Kern.
La prochaine étape pour Kern et son équipe est d'intégrer l'assemblage modulaire à plus grande échelle dans le prémontage. C'est à cette étape que nous trouvons une grande variabilité des composants qui peuvent être traitées plus efficacement que ce qui est actuellement possible. "Le fait de délier les stations permet de replanifier les choses sans trop d'efforts", explique Kern. Grâce à la flexibilité du matériel et aux véhicules à guidage automatique, il arrive souvent que seul le logiciel ait besoin d'être ajusté.
Réalité Virtuelle et Production
La réalité virtuelle permet d'examiner rapidement et efficacement les différents designs et variantes d'équipement d'un modèle dans différents environnements et conditions d'éclairage. L’objectif principal est de faire passer le design en production avec le moins de coupes possibles. Pour cela, les experts examinent les ébauches de conception depuis la première phase de développement d'un modèle jusqu'à la sortie des outils pour voir s'ils peuvent les reproduire en série.
Les outils les plus importants pour se faire sont les grands écrans, appelés powerwalls, qui permettent de représenter une voiture dans sa taille réelle. Grâce au centre de visualisation, les voitures peuvent être représentées de manière réaliste avec des calculs de lumière, d'ombre et de réflexion.
Outre la visualisation des powerwalls, Audi utilise de plus en plus les casques de réalité virtuelle. Le principal avantage de cette méthode est qu'elle permet aux experts d'expérimenter les modèles virtuels du point de vue du client. Étant donné que ce système de réalité virtuelle peut s’adapter sur du matériel et des logiciels classiques, il peut être installé de manière rapide et flexible.
Cette technologie est également utilisée dans le contrôle qualité. Ainsi, Audi s'assure de pouvoir produire un modèle selon les spécificités, tant d'un point de vue logistique que qualitatif. Grâce aux simulations 3D de la carrosserie, les interstices entre chaque élément qui compose la voiture peuvent être prévus dans la visualisation du véhicule. Les résultats de la simulation sont ensuite visualisés grâce à la réalité virtuelle.
La planification virtuelle de l'assemblage permet non seulement d'économiser des ressources matérielles, mais aussi de rendre possible une collaboration innovante et flexible entre différents sites. Elle élimine la nécessité de construire des prototypes au cours du processus de planification.
Un processus de numérisation génère des nuages de points tridimensionnels qui peuvent être utilisés pour effectuer une rétroconception virtuelle des machines et des infrastructures. Le logiciel est basé sur l'intelligence artificielle et l'apprentissage automatique. Il permet aux employés d'Audi de naviguer virtuellement dans les chaînes de montage.
Intelligence Artificielle dans la Production
L'intelligence artificielle et le machine learning sont des technologies clés dans la transformation numérique et la production moderne d'Audi. Un algorithme d'IA dans l'atelier d'Ingolstadt aide à identifier les défauts des composants. Cette procédure est permise par un logiciel basé sur l’IA. Le logiciel identifie lui-même les plus petits défauts de manière fiable. La solution est basée sur le deep learning, un type d'apprentissage qui peut travailler avec des gros volumes de données non structurés. L'équipe a utilisé plusieurs millions de modèles de test pour entraîner l’IA pendant des mois.
Dans le cadre d'un autre projet pilote, Audi utilise l'intelligence artificielle pour vérifier la qualité des soudures lors de la production en série sur son site de Neckarsulm. Il faut environ 5 300 points de soudure pour relier les composants de la carrosserie d'une Audi A6 les uns aux autres. Jusqu'à présent, le personnel de production utilisait des analyses par ultrasons pour contrôler la qualité des soudures par points de résistance (abrégé WPS en allemand). Dans le cadre du projet pilote WPS Analytics, les experts utilisent l'intelligence artificielle pour détecter automatiquement et en temps réel les anomalies.
Edge Cloud 4 Production
Avec le concept Edge Cloud 4 Production, Audi amorce un changement de paradigme dans l'automatisation des usines. Après avoir été testés avec succès dans l'Audi Production Lab (P-Lab), trois serveurs locaux viendront assister les experts dans l’usine de Böllinger Höfe. Dans l’usine Böllinger Höfe, près de Neckarsulm, l'Audi e-tron GT quattro* et la R8 partagent la même chaîne de montage. Les petites séries qui y sont produites sont particulièrement bien adaptées pour tester les projets du P-Lab et faire des essais pour les plus grandes séries.
Audi veut être le premier constructeur au monde à se tourner vers ce type de serveurs centralisés. Avec le Edge Cloud 4 Production, quelques serveurs centralisés et locaux prendront en charge le travail d'innombrables PC industriels coûteux. Cette solution permet de mieux répartir les pics de demande et utilisation bien plus efficace des ressources.
La production gagnera du temps, notamment en ce qui concerne le déploiement de logiciels, les changements de systèmes d'exploitation et les dépenses liées à l'informatique. " Ce que nous faisons ici est une révolution ", déclare Gerd Walker, membre du conseil d'administration d'AUDI AG pour la Production et la Logistique. "Auparavant, nous devions acheter du matériel lorsque nous voulions introduire de nouvelles fonctions. Avec Edge Cloud 4 Production, nous achetons uniquement des applications sous forme de logiciels.
tags: #chaine #de #montage #audi #fonctionnement