Dans cette étude de cas, nous allons vous montrer comment MBFZ toolcraft GmbH a utilisé le logiciel de simulation d’atelier de production, Visual Components afin de développer un système robotisé pour l’assemblage automatisé pour un fabricant de meubles de salle de bain et créer la première usine de production « taille de lot 1 ».
Avantages clés :
Le client type d’aujourd’hui veut d’une part des produits individuels, mais d’autre part, des prix bas. Cependant, ces deux objectifs semblent se contredire : La diversité des souhaits des clients conduit à une grande variabilité des produits et donc à une complexité croissante de la production. Cependant, il existe une solution – la production de masse personnalisée ou la personnalisation de masse.
La tendance à la production de masse personnalisée n’est pas seulement évidente dans l’industrie automobile, où les clients ont depuis longtemps le choix entre d’innombrables options, mais aussi sur le marché du meuble. Cela est particulièrement vrai pour les meubles de salle de bain, qui doivent souvent être installés dans un espace étroitement défini et où une large gamme de dimensions, de couleurs et de surfaces est proposée. Par ailleurs, une autre complexité est ajoutée par les conditions techniques, c’est-à-dire le nombre, la forme et la taille des lavabos et le nombre et la conception des siphons.
La plupart des fabricants de meubles seraient dépassés par la tâche de convertir leurs opérations ou leurs installations de production en production de masse personnalisée par leurs propres moyens. Mais heureusement, il existe des spécialistes pour de telles tâches, comme la société MBFZ toolcraft GmbH de Georgensgmünd dans le sud de l’Allemagne. L’entreprise est pionnière dans les technologies de pointe telles que les solutions robotiques individuelles clés en main. MBFZ toolcraft GmbH, qui a reçu plusieurs prix d’excellence, n’a été fondée qu’en 1989 et emploie aujourd’hui environ 400 personnes. De plus, ses clients comprennent des leaders du marché de l’industrie des semi-conducteurs, de l’aérospatiale, de la technologie médicale, de l’industrie optique, des machines spéciales ainsi que du sport automobile et de l’automobile.
Pour répondre aux exigences du marché en matière de production de masse sur mesure, un fabricant renommé de meubles de salle de bain a demandé à MBFZ toolcraft GmbH de développer un système robotisé pour l’assemblage automatisé de tiroirs pour meubles de salle de bain. Par conséquent, les tiroirs, avec ou sans siphon, devaient être de différentes tailles, du plus petit tiroir avec 170 mm au plus grand avec 1450 mm.
Le fabricant de meubles a également exigé la production d’une large gamme de variantes avec une sélection individuelle de matériaux et de couleurs avec « taille de lot 1 » ; c’est-à-dire qu’il devrait être possible de produire chaque meuble comme un produit sur mesure si nécessaire. Avec la technologie de production moderne, même la taille de lot 1 peut être rentable pour le fabricant et abordable pour le client.
Avant l’automatisation, l’assemblage des tiroirs était effectué manuellement avec des outils à main ; les cadres des tiroirs ont été pressés au sol à l’aide d’une presse pneumatique. La nouvelle usine a été conçue pour permettre la production en deux équipes ; il s’agissait de faciliter les processus manuels et d’automatiser les activités monotones.
Suite à la demande du client, une étude de faisabilité et une visualisation ont été réalisées en phase de concept. À cette fin, MBFZ toolcraft GmbH a utilisé le logiciel de planification et de simulation d’usine de Visual Components. Avec Visual Components, l’entreprise utilise un système idéal, car, avec le logiciel de simulation d’usine 3D de la société finlandaise, Toolcraft peut concevoir, simuler, optimiser et valider des systèmes de production personnalisés.
Dans le système nouvellement conçu, les données des composants sont enregistrées et traitées par un scanner après avoir été placées sur une bande transporteuse. Un robot alimente les composants individuels vers une station d’assemblage automatique où ils sont vissés ou pressés ensemble. Ensuite, les tiroirs entièrement assemblés sont placés sur une bande transporteuse par le robot et transportés vers une station où ils sont manuellement retirés et prélevés ou stockés.
La particularité de ce projet : Il s’agit de la première usine de production « taille de lot 1 » dans la fabrication de meubles. Par conséquent, la planification, la mise en œuvre et la construction de l’usine ont duré environ un an et trois mois.
L’un des défis était que la chaîne de montage nécessite une technologie de capteurs et une surveillance complexe, car les composants doivent être positionnés en relation précise les uns par rapport aux autres. Pour garantir une flexibilité totale, il était nécessaire de mettre en œuvre la manipulation de toutes les variantes de composants avec un seul système de préhension flexible. De plus, une presse d’assemblage entièrement automatisée a dû être développée et intégrée dans la ligne de production.
Le point de départ lors de la planification d’un tel système est généralement un plan 2D. Sur la base de cette implantation, les composants de l’usine tels que le système de convoyeur, la presse d’assemblage, le robot et les pinces sont assemblés pour former une ligne de production. MBFZ toolcraft GmbH a utilisé la bibliothèque fournie par Visual Components ; si une machine spécifique n’était pas disponible dans la bibliothèque, elle a été créée à partir d’un modèle CAO existant et insérée dans la bibliothèque. Visual Components possède des interfaces avec tous les principaux systèmes de CAO.
Les solutions de Visual Components ont joué un rôle clé dans la réussite du projet. Tout d’abord, l’ensemble de l’usine a été implanté et visualisé virtuellement. La maquette virtuelle a été utilisée pour s’assurer de la faisabilité de base du concept demandé par le client.
Les dimensions exactes des composants d’usine sont stockées dans la bibliothèque du logiciel de simulation d’atelier de production, Visual Components. Cela a permis de réaliser des tests très simples sur la maquette virtuelle pour déterminer la portée du robot et l’accessibilité de toutes les zones de travail. Enfin, cela a facilité le positionnement de la presse d’assemblage, du robot et des convoyeurs.
La bibliothèque de Visual Components contient également d’autres attributs importants, tels que les paramètres de mouvement des robots, qui peuvent être utilisés pour effectuer des simulations de temps et de mouvement exactes. En conséquence, l’ensemble du système a pu être optimisé en déterminant les temps de cycle minimaux possibles sur le modèle virtuel. Ce faisant, l’entreprise a pu prouver l’avantage économique du système pour le client.
Grâce à Visual Components, il n’a pas seulement été possible de déterminer la faisabilité technique et de quantifier le bénéfice économique ; le modèle créé avec Visual Components a également permis d’illustrer beaucoup plus facilement le système et la séquence de production à l’employé responsable chez le client, le fabricant de meubles.
« Nous utilisons les solutions de Visual Components dans notre entreprise pour tous les projets qui nécessitent une visualisation et une analyse de faisabilité. »
MBFZ toolcraft GmbH apprécie particulièrement le fait que les étapes du processus, même pour des systèmes complexes, puissent être facilement visualisées et présentées à des « non-techniciens ».
« La budgétisation et la tarification sont également considérablement simplifiées car nous pouvons configurer l'ensemble du système numériquement au préalable. »
« Nous prévoyons également d'utiliser Visual Components pour simuler des processus dans d'autres domaines d'expertise de fabrication, par ex. fabrication additive et usinage, fabrication de moules et moulage par injection plastique ainsi que contrôle qualité automatisé. »
En conséquence, MBFZ toolcraft GmbH et Visual Components ont aidé le fabricant de meubles de salle de bain à répondre aux souhaits de ses clients pour des produits individuels mais abordables. Comme effet secondaire agréable, on peut noter que le débit de production pourrait être augmenté tout en maintenant la même qualité, et que de nombreuses tâches monotones sont désormais effectuées par des robots – une situation gagnant-gagnant pour tous les acteurs !
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