de cellules flexibles gol 510, cours 09 organisation
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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.
Cadence de chargement (suite)
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.
Cadence de chargement (suite)
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.
Cadence de chargement (suite)
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
Équipements couramment utilisés (suite)
Magnétique
Séparateur de tôle Séparateur de tôle
Convoyeur magnétique avec taquets Séparateur de tôle
Équipements couramment utilisés (suite)
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
Équipements couramment utilisés (suite)
Convoyeur
Convoyeur vibrant Convoyeur Walking beam Convoyeur Walking beam
Convoyeur élévateur Convoyeur indexeur
Équipement couramment utilisés (suite)
Convoyeur
Alimenteur à palier Alimenteur à palier
Équipement couramment utilisés (suite)
Plateau transfert
Équipement couramment utilisés (suite)
Alimenteur/positionneur spécialement Système de palettes interchangeable
conçu pour la pièce à traiter sur contrôle numérique
Magasin de palette interchangeable Carrousel de palette interchangeable
Équipement couramment utilisés (suite)
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.