Comment nous avons monté une usine éphémère en seulement 40 heures lors de l'événement The Digital Factory 2023

Dans un contexte en constante évolution et de plus en plus numérisé, les entreprises manufacturières de toutes tailles intensifient leurs transformation numérique afin de gagner en agilité et en résilience.

Les bouleversements qu’a connus le secteur ces dernières années ont rendu cette nécessité évidente. Pour rester compétitives dans ce nouvel environnement, les entreprises doivent être capables de s’adapter rapidement. Cela les oblige à concevoir leur infrastructure technologique autour d’un écosystème ouvert, sans aucune restriction quant aux types de solutions qu’elles peuvent développer. Mais comment les fabricants sont-ils censés créer une solution cohérente pour résoudre leurs problèmes de production alors qu’il existe tant de logiciels et de matériels disparates ? Et comment peuvent-ils mettre en œuvre ces technologies rapidement et susciter un véritable changement dans leurs opérations plutôt que de tourner en rond dans un purgatoire de projets pilotes ? C'est là que Frontline Operations Tulipentre en jeu.

Nous nous sommes associés à Formlabs Autodesk démontrer à quel point Tulip être mis en œuvre rapidement et facilement dans n'importe quel processus. Notre « Pop-Up Factory » a permis aux participants de la conférence The Digital Factory de se mettre dans la peau d'un opérateur de première ligne et de découvrir les outils et processus numériques qui constituent le fondement de transformation numérique le secteur manufacturier. À l’aide d’une Tulip pour piloter le flux de travail, les participants ont été guidés du début à la fin tout au long du processus de fabrication de leur propre souris sans fil, qu’ils ont ensuite pu emporter chez eux à la fin de la journée. Poursuivez votre lecture pour découvrir comment nous avons tiré parti Tulip intégrer de manière transparente un large éventail de technologies différentes et rationaliser le processus de production pour les participants à notre Pop-Up Factory.

Disposant de peu de temps pour s'organiser, les équipes de Tulip, Formlabs et Autodesk se sont Autodesk mobilisées pour choisir l'objet à fabriquer. Les critères de conception exigeaient que l'objet soit facile à assembler pour les opérateurs, qu'il mette en valeur des techniques de fabrication de pointe et qu'il permette une montée en puissance rapide de la production en cas de besoin. Ayant opté pour un chargeur sans fil lors de la Pop-Up Factory de l'année dernière, nous avons décidé de poursuivre sur le thème des appareils électroniques personnels sans fil.

Finalement, nous avons opté pour une souris Bluetooth composée de pièces imprimées en 3D à emboîtement. Ce choix s'est imposé en raison de la simplicité du processus d'assemblage, de la disponibilité des composants électroniques nécessaires et de la possibilité de créer un objet à la fois esthétique et très fonctionnel. De plus, nous avons pensé que les participants apprécieraient de pouvoir observer de plus près la conception interne d'un objet avec lequel ils interagissent au quotidien.

Cependant, choisir le type d'objet que les participants emporteraient chez eux n'était qu'une première étape. Il fallait ensuite concevoir le processus de fabrication que les participants suivraient pour assembler la souris pendant l'événement. Nous avons dû nous atteler à résoudre un certain nombre de défis liés à la fabrication, tels que :

• Comment allons-nous concrètement concevoir ce boîtier imprimé en 3D pour qu'il soit à la fois économique et facile à assembler ?

• Comment pouvons-nous imprimer suffisamment de pièces à grande échelle pour en avoir assez pour l'événement ?

• Comment les participants seront-ils guidés tout au long du processus d'assemblage ?

• Comment pouvons-nous nous assurer que les participants n'ayant aucune expérience pratique de la fabrication parviennent à assembler leur souris sans commettre d'erreurs ?

• Mais comment allons-nous y arriver alors qu'il ne reste que quelques jours ?

À l'aide Autodesk 360, l'équipe Autodesk au développement de notre souris, depuis les phases conceptuelles jusqu'à la validation de la conception et la fabrication, grâce à leur CAO complète.

La suite complète d'outils disponibles pour faciliter la conception en vue de Fabrication additive DfAM) ainsi que la conception générative cas d'utilisation particulièrement pertinente pour notre cas d'utilisation . Ces outils comprenaient notamment la possibilité de créer des structures en treillis afin d'améliorer la rigidité et la légèreté des pièces imprimées, d'agencer automatiquement plusieurs pièces pour les adapter à un seul volume d'impression, ainsi que des outils de simulation permettant d'analyser les performances de la conception dans diverses conditions d'essai.

Nous avons également tiré parti de la suite d'outils Autodeskpour apporter une touche de personnalisation à ces souris en ajoutant un motif en relief à la surface de chacune d'entre elles. Ces motifs allaient d'un simple motif de Voronoï à un treillis volumétrique, en passant même par des rayures zébrées.

Une fois la conception des composants de notre souris finalisée dans Fusion 360, nous avons pu passer à la production en série des pièces que les participants allaient ensuite assembler.

Afin de mettre en avant l'extrême flexibilité offerte par l'impression 3D, nous avons décidé de proposer aux participants le choix entre trois matériaux pour fabriquer leur souris. Les caractéristiques propres à chaque matériau ont déterminé la manière dont nous allions procéder pour produire les pièces :

• Nylon-12, SLS non fini : À l'instar des méthodes plus traditionnelles de Fabrication additive, le frittage sélectif par laser (SLS) permet de créer des pièces présentant des géométries internes complexes, impossibles à réaliser avec les procédés soustractifs traditionnels. La technologie SLS utilisée par Formlabs permet Formlabs de créer des pièces finies sans avoir recours à des supports ni à de longs temps de durcissement, contrairement aux imprimantes FDM ou SLA traditionnelles. Le matériau que nous avons choisi pour l'impression est le Nylon-12, sélectionné pour sa résistance élevée à la traction, sa ductilité et sa stabilité environnementale.

• Nylon-12, SLS avec traitement de polissage par vibration : bien que la finition de surface résistante d’une pièce SLS tout juste sortie de l’imprimante convienne parfaitement aux prototypes, les fabricants ont souvent recours à des étapes supplémentaires afin d’améliorer l’aspect et le toucher des produits qui finiront entre les mains des clients. Les participants avaient la possibilité de choisir une impression SLS ayant subi un polissage par vibration, puis teinte, afin d'obtenir un aspect plus attrayant pour le consommateur. Bien qu'elle parte exactement du même point que les pièces en nylon-12 non finies, une post-traitement peu coûteux comme le polissage par vibration peut réduire la rugosité de surface jusqu'à 80 %.

• BioMed Clear, SLA de qualité médicale: L'impression par stéréolithographie (SLA) est l'une des méthodes les plus courantes de Fabrication additive; elle est généralement utilisée lorsque la haute fidélité d'impression est une priorité. Afin de mettre en avant cette technologie, nous avons également remis aux participants des pièces imprimées en BioMed Clear, une résine transparente homologuée par la FDA, généralement utilisée dans les applications liées aux dispositifs biomédicaux. Les résines utilisées sont spécialement formulées, et les pièces finales sont généralement stérilisées afin de pouvoir être utilisées en toute sécurité dans des applications allant des aligneurs dentaires aux prothèses articulaires.

Avec des centaines de participants attendus sur la chaîne de production de la Pop-Up Factory, nous avons dû augmenter considérablement notre capacité de production afin de répondre à la demande prévue lors de l'événement. Pour y parvenir, nous avons fait appel à Formlabs, qui a mis à contribution son parc d'imprimantes interne pour produire les composants dont nous avions besoin. Alors que l'impression de centaines de ces pièces aurait normalement constitué un processus très fastidieux, les outils d'automatisation Formlabsnous ont permis d'imprimer toutes les pièces nécessaires dans les délais impartis. Grâce à de nouveaux outils tels que Form Auto, qui permet une impression 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, ils ont pu imprimer rapidement l’énorme volume de pièces requis avec un minimum d’intervention humaine. L’intégration Formlabs à votre flux de travail via Tulip vous Tulip d’aller encore plus loin en vous connectant à leur API afin d’envoyer des fichiers, de surveiller les consommables et de suivre les impressions du début à la fin sur l’ensemble d’un parc d’imprimantes.

Bien sûr, il nous fallait encore un espace de travail physique où les participants pourraient réellement procéder à l'assemblage de leurs souris. Nos exigences étaient claires : chaque poste devait disposer d'un espace pour monter l'appareil, de bacs pour stocker notre stock de pièces, ainsi que de supports pour un écran, des caméras de vision industrielle et IIoT autres IIoT utilisés dans le processus de production.

Notre conception finale de la chaîne de production comprenait quatre postes de montage identiques, chacun équipé d'un écran pour afficher les instructions de travail, d'un kit Tulip pour guider la préparation des commandes, de deux caméras standard pour Vision par ordinateur, d'un voyant Andon indiquant l'état du poste, d'une pédale permettant aux opérateurs d'interagir avec l'application, ainsi que d'un dispositif Tulip Edge IO assurant la connectivité.

Une fois les postes de travail entièrement assemblés, notre chaîne de production de souris sans fil était presque prête à tourner à plein régime.

Il ne restait plus qu’à relier les différents éléments matériels et logiciels à l’aide d’une interface utilisateur intuitive afin de guider les participants tout au long du processus de production. Pour ce faire, nous avons utilisé TulipFrontline Operations de Tulip (ainsi que l’Edge IO), ce qui nous a permis d’intégrer de manière transparente tous les éléments, des voyants Andon aux imprimantes d’étiquettes en passant par les caméras de vision industrielle, dans notre application afin de donner vie à notre chaîne de production.

À la base, Tulip une plateforme « no-code » qui permet aux développeurs amateurs de créer des solutions performantes comme celles-ci sans avoir à solliciter les ressources informatiques limitées pour programmer une application sur mesure à partir de zéro. Cela accélère considérablement le cycle de développement, ce qui signifie que les projets mis en œuvre de cette manière peuvent être rentabilisés beaucoup plus rapidement. Un exemple concret : les applications que nous avons créées pour gérer notre Pop-Up Factory ont été développées en seulement 40 heures !

Tulip simplifie Tulip le processus d'intégration à votre infrastructure existante grâce à son cadre de connecteurs, qui permet une intégration aisée avec n'importe quelle API ouverte. Ainsi, que vous souhaitiez connecter vos machines existantes ou mettre en œuvre les derniers outils d'IA générative, vous pouvez le faire dans Tulip avoir à mobiliser de précieuses ressources techniques pour développer une solution sur mesure à partir de zéro.

Le matin de la conférence, les participants ont commencé à affluer vers le centre des congrès, et nous disposions désormais de la main-d'œuvre nécessaire pour faire fonctionner notre chaîne de production. Cependant, contrairement à un opérateur d'usine classique qui peut avoir des années d'expérience à son poste sur la chaîne de production, nos travailleurs allaient en quelque sorte se lancer à l'aveuglette. Afin de garantir que les souris étaient toujours assemblées sans aucun défaut, nous avons créé une application dans Tulip guider les participants tout au long du processus à l'aide d'instructions de travail numériques, tout en effectuant des contrôles en ligne pour nous assurer que chaque souris était fabriquée conformément aux spécifications.

Grâce à une caméra installée au-dessus du poste de travail et aux fonctionnalités natives de vision industrielle Tulip, l’application exécutée sur chaque poste attendait qu’un participant s’approche et scanne son badge avant de commencer à afficher les instructions à l’écran. Tout au long des étapes suivantes du processus de montage, les utilisateurs étaient guidés par des instructions de travail interactives tandis que la qualité de leur travail était vérifiée par la vision industrielle :

• Le processus a commencé par le retrait, par les opérateurs, de la plaque de base de l'ensemble de la souris, puis du circuit imprimé contenant l'ensemble des composants électroniques de la souris, et enfin de la lentille optique. Afin d'aider nos opérateurs à localiser chacun de ces composants parmi les nombreux bacs de pièces, nous avons intégré un Pick to Light qui allumait une bande LED au-dessus du bac correspondant à chaque composant. Nos caméras de vision industrielle surveillaient le processus afin de s'assurer que les bonnes pièces étaient bien prélevées.

• Une fois ces trois éléments prêts sur leur poste de travail, les participants ont pu passer à l'étape suivante et commencer l'assemblage proprement dit de leur souris. Grâce aux instructions de travail riches et visuelles intégrées à Tulip , ils ont été guidés tout au long du processus d’assemblage de la lentille et de la base de la souris, puis de l’encliquetage du circuit imprimé et de l’enfoncement des contacts de la batterie. Chaque fois qu’ils étaient prêts à passer à l’étape suivante, les participants pouvaient faire avancer les instructions à l’aide d’une pédale reliée à Tulip via un dispositif Edge IO.

• Une fois la base de la souris prête, l'application proposait aux participants de choisir parmi trois matériaux pour la partie supérieure de leur souris. Il s'agissait notamment du SLS brut, du SLS vieilli et teint, ainsi que de la résine BioMed Clear avec ses différents motifs de surface. Cette étape de l'application s'est à nouveau intégrée au Pick to Light de vision industrielle et Pick to Light afin d'indiquer quels bacs de pièces étaient disponibles en fonction des niveaux de stock actuels. L'application enregistrait également le matériau finalement choisi par l'opérateur.

• Lorsque l'application détectait qu'un haut de souris avait été sélectionné par l'opérateur, elle lui demandait alors d'identifier le motif choisi en plaçant la pièce sous une caméra d'inspection équipée d'un système de vision industrielle. Les résultats de l'analyse s'affichaient à l'écran, indiquant le motif identifié par le modèle ainsi que son niveau de confiance. Ces informations étaient à nouveau enregistrées dans le dossier de production de cette souris.

• Une fois le modèle validé, l'application est automatiquement passée à l'étape suivante des instructions de travail, qui proposait des illustrations guidant l'opérateur tout au long du processus d'assemblage par encliquetage du capot de souris qu'il avait sélectionné avec la base qu'il avait déjà assemblée. Là encore, les opérateurs ont utilisé la pédale reliée à l'application pour passer à l'étape suivante une fois celle-ci terminée.

• La souris étant enfin terminée, il ne restait plus qu'à effectuer une étape de contrôle qualité. Une fois de plus, en tirant parti du Pick to Light , l’application a demandé aux participants de prélever une pile dans les bacs de stock et de l’installer pour mettre la souris sous tension, ainsi que de choisir un récepteur USB Bluetooth afin de la connecter à un ordinateur. Pour que les opérateurs puissent terminer l’étape de contrôle qualité, ils devaient ensuite connecter leur récepteur à un dongle USB de test et cliquer sur une zone cible affichée dans l’application des instructions de travail afin de confirmer son bon fonctionnement.

• Une fois la dernière étape du contrôle qualité terminée, l'application présentait aux participants une représentation visuelle de leur historique de production. Comme nous avions déjà demandé à chaque participant de confirmer son identité à l'aide d'une photo de son badge lors de la première étape, nous avons pu extraire leurs noms grâce à la reconnaissance optique de caractères (OCR). Nous avons également mesuré le temps qu'il leur a fallu pour mener à bien le processus de production, et avons ajouté ces données à leur historique de production. Nous leur avons présenté toutes ces données, accompagnées d'une comparaison en temps réel avec les autres participants, afin qu'ils puissent se situer les uns par rapport aux autres.

Une fois leur appareil entièrement assemblé et soumis à un contrôle qualité, les participants pouvaient emporter chez eux leur nouvelle souris sans fil, assurés qu’elle fonctionnerait comme prévu. Au final, les données que nous avons recueillies dans Tulip que près de 300 personnes avaient participé à l’atelier Pop-Up Factory, avec un temps de cycle moyen de 4 minutes et 55 secondes.

Cependant, guider les participants dans le montage de leur souris n'était qu'une partie du processus de production. À l'aide de Tulip, nous avons développé une suite d'applications interconnectées qui ont permis de suivre le déroulement du processus et de veiller au bon fonctionnement de la Pop-Up Factory.

L'un des principaux avantages de l'utilisation Tulip pour piloter vos opérations de terrain réside dans le fait que vous bénéficiez d'une visibilité en temps réel sur l'état d'avancement de votre processus de production. Tulip des outils performants permettant de créer des modèles de données personnalisés et des analyses intuitives, le tout sans avoir à écrire de code.

Nous avons exploité ces fonctionnalités dans la deuxième application que nous avons développée pour soutenir les opérations de la Pop-Up Factory : un Tableau de bord de production affiché sur un ensemble de grands écrans situés à côté de la chaîne de montage. Grâce à des graphiques et des analyses en temps réel, cette application a permis aux responsables et aux opérateurs de mieux comprendre l'efficacité du fonctionnement de la Pop-Up Factory. La moitié du Tableau de bord Données process, notamment une ventilation des matériaux les plus populaires choisis par les participants pour leur souris, ainsi qu’un aperçu du nombre de souris produites à chaque poste de travail. L’autre moitié du Tableau de bord une vue d’ensemble des niveaux de stock de l’usine, avec une ventilation par poste de travail, ainsi qu’un historique des stocks au fil du temps.

Nous avons également mis à profit ce Tableau de bord bien visible Tableau de bord aider les participants à trouver des postes de travail libres. Pour ce faire, nous avons utilisé une autre fonctionnalité puissante de la Tulip — les automatisations — afin de suivre le statut de chaque poste de travail. Les automatisations vous permettent d’exécuter des règles logiques en arrière-plan de vos opérations de fabrication afin de rendre vos flux de travail plus efficaces, plus précis et plus productifs. En utilisant une logique conditionnelle s’exécutant en arrière-plan pour déterminer si chaque poste était occupé ou non, nous avons pu afficher ces informations sur le Tableau de bord guider les participants vers le poste approprié. Cela a permis de garantir le bon déroulement de notre processus de production tout au long de la journée.

Le logiciel Tulipétant basé sur le cloud, son utilisation sur divers appareils ou systèmes d'exploitation est un processus très simple. Cela inclut tout, des ordinateurs de bureau aux appareils mobiles, et même Appareils Edge.

Nous avons tiré parti de cette situation en développant une Gestion d'inventaire à laquelle le personnel chargé de la chaîne de production pouvait accéder depuis son téléphone, quel que soit l'endroit où il se trouvait dans l'usine éphémère. Cela leur a permis de disposer d'une vue d'ensemble en temps réel des niveaux de stock des différents composants à chaque poste de la chaîne de production. Lorsqu'un composant particulier passait sous le seuil de quantité minimale, Tulip déclenchait une alerte, envoyant un message aux responsables via l'application mobile pour leur demander de réapprovisionner le stock avec un nouveau bac de pièces.

Comme nous avons pu le démontrer avec notre « Pop-Up Factory », une suite de seulement trois applications connectées, développée en une seule semaine de travail, permet de gérer de bout en bout et en toute fluidité les opérations de première ligne. Grâce à l’architecture ouverte Tulip, l’intégration avec tout type de Pick to Light Andon et Pick to Light à Apprentissage machine à l’analyse avancée, est très simple. Cette approche d’écosystème ouvert vous offre la liberté de construire votre pile technologique de fabrication autour d’une grande variété de solutions matérielles et logicielles sans être lié à un seul fournisseur, ce qui garantit que votre entreprise peut rester adaptable.

Même s’il peut sembler irréaliste de numériser une chaîne de production à grande échelle en seulement 40 heures, dans le contexte économique actuel en constante évolution, les entreprises doivent être capables de s’adapter rapidement aux conditions changeantes du marché afin de rester compétitives. En adoptant un écosystème technologique ouvert, vous pouvez développer une pile technologique qui répond aux besoins spécifiques de votre organisation, vous permettant ainsi d’atteindre de nouveaux niveaux d’efficacité, de qualité et de rentabilité.

Nous avons démontré qu’avec une plateforme telle que Tulip qui permet aux développeurs amateurs de créer composable et d’exploiter un large éventail de technologies provenant de nombreux fournisseurs différents —, vous pouvez mettre au point des solutions performantes pouvant être rapidement mises en œuvre pour apporter des changements positifs à vos opérations. En construisant votre pile technologique de fabrication sur un écosystème de technologies similaires à celles qui nous ont permis de mener à bien le projet « Pop-Up Factory » de cette année, vous pouvez vous aussi permettre à votre organisation de :

Donnez aux experts en processus les moyens de résoudre les problèmes grâce à des outils performants

Grâce à la plateforme sans code Tulip, les développeurs amateurs sont en mesure de résoudre des problèmes de production complexes sans avoir besoin d’une grande expérience en programmation ni d’utiliser des logiciels d’automatisation complexes. App Tulipoffre un espace de travail intuitif permettant de créer des applications à l’aide d’une interface de type glisser-déposer. Vous pouvez facilement créer des interfaces destinées aux opérateurs, mettre en place une logique basée sur des déclencheurs et utiliser des widgets personnalisés pour piloter vos flux de travail de production. Cela permet aux développeurs amateurs de créer et de déployer des solutions sur le terrain plus rapidement que jamais.

Facilitez le travail des opérateurs grâceApps Composable

Les applications destinées aux opérateurs développées avec Tulip vos équipes de terrain les bonnes informations au bon moment et s’intègrent aux technologies qu’elles utilisent quotidiennement dans le cadre de leurs opérations. Grâce à des instructions de travail intuitives, très visuelles et interactives qui s’intègrent aux IIoT tels que les caméras de vision industrielle, vous pouvez vous assurer que vos opérateurs effectuent correctement leur travail dès la première fois. La flexibilité et la facilité de développement inégalées Tulipvous permettent également d'intégrer rapidement les retours d'expérience des opérateurs afin d'améliorer en permanence l'expérience des travailleurs de première ligne.

Bénéficiez d'une visibilité en temps réel sur tous les aspects de vos opérations

Bien que notre processus d'assemblage fût entièrement manuel, nous avons tout de même pu recueillir un large éventail de données sur chaque souris produite et calculer des indicateurs tels que la durée moyenne du cycle. Grâce à des interfaces conviviales qui facilitent la collecte de données auprès du personnel, des machines et des capteurs dans l'ensemble de votre entreprise, vous pouvez vous aussi bénéficier d'une visibilité en temps réel sur le fonctionnement de vos opérations. Les puissantes fonctionnalités d'analyse sans code Tulipvous permettent de créer facilement des tableaux de bord, de suivre les indicateurs clés de performance (KPI) qui comptent pour vous et de réagir rapidement pour résoudre les problèmes en temps réel. Vous pouvez définir des seuils et créer des règles pour déclencher des alertes par e-mail, SMS, voyants Andon, etc.