La fabrication intelligente est une évolution technologique émergente de la fabrication traditionnelle qui vise à optimiser chaque étape du processus de production. Les capteurs jouent un rôle central dans la logistique de la fabrication intelligente dans des sous-secteurs tels que l'approvisionnement, la production, la distribution et la fin de vie.
De nombreux capteurs sont utilisés à chaque étape du cycle de vie de la fabrication d'un produit. Cet article présente quelques-uns des capteurs les plus populaires utilisés à différentes étapes du processus de fabrication intelligente.
Suivi intelligent pour l'approvisionnement, la distribution et la fin de vie des produits
Le secteur de la logistique de la chaîne d'approvisionnement repose en grande partie sur la gestion efficace de grandes quantités de composants individuels, d'emballages et de dispositifs de stockage. La technologie de fabrication intelligente a ouvert la voie à l'adoption de systèmes permettant le suivi intelligent de cette gamme variée d'objets.
Par exemple, un avion Boeing 777 contient plus de 3 millions de pièces individuelles qui sont fournies par plus de 500 fournisseurs. Pour fabriquer efficacement un Boeing 777, la gestion transparente de millions de composants ne peut se faire qu'à l'aide de grands ensembles de données précises qui reposent sur le suivi automatisé de chaque composant dans un entrepôt. Pour ce faire, les étiquettes et transpondeurs RFID sont utilisés comme une sorte de « code-barres moderne » qui permet de suivre de grandes quantités de composants tout au long de la chaîne d'approvisionnement.
Types d'étiquettes de suivi
Les étiquettes RFID, ou étiquettes d'identification par radiofréquence, sont des dispositifs d'identification sans fil à faible coût qui peuvent être utilisés pour suivre les stocks tout au long d'une chaîne d'approvisionnement. Dans les applications de fabrication intelligente, les lecteurs d'étiquettes RFID peuvent être des infrastructures fixes qui fonctionnent dans les centres d'approvisionnement tels que les quais de chargement. En outre, les lecteurs RFID peuvent être des appareils portatifs. Les étiquettes RFID peuvent être lues passivement par ces appareils jusqu'à une distance de 10 mètres, ce qui permet un suivi automatique et rapide des colis, des bobines de produits ou même des composants individuels.
Il y a deux types d'étiquettes RFID :
- • Passive, qui ne nécessite pas de source d'énergie
- • Active, qui nécessite de source d'énergie
Les étiquettes RFID actives peuvent être détectées à des distances allant jusqu'à 100 mètres du dispositif de détection RFID. Les deux types peuvent être détectés sans ligne de visée et à travers un objet et peuvent coûter moins de 10 cents chacun.
Les étiquettes NFC, qui signifient Near Field Communication (communication en champ proche), sont un sous-ensemble des technologies RFID qui peuvent stocker et transmettre plusieurs types de données. Elles peuvent être utilisées pour des applications d'authentification de produits mais ne sont généralement pas utilisées pour le traçage de produits. Au contraire, les étiquettes NFC peuvent être utilisées pour valider les informations sur les produits et fournir des données supplémentaires sur les produits aux systèmes d'information de fabrication intelligents. Pour plus d'informations sur la différence entre RFID et NFC, lisez RFID et NFC : la différence entre RFID et NFC expliquée.
Les capteurs RFID et NFC sont devenus essentiels au traçage automatisé des produits dans le cadre de la technologie de fabrication intelligente. Elles permettent de tracer les produits du point de production au point d'utilisation dans les chaînes d'approvisionnement de fabrication, ainsi que de la post-production au point de vente et bien au-delà, jusqu'à la fin de vie d'un produit.
6 types de capteurs utilisés en production
L'étendue du secteur de la production dans la fabrication intelligente est vaste et peut être extrêmement complexe. Il existe donc un large éventail de capteurs utilisés dans les systèmes spécialisés de fabrication intelligente. On peut les voir dans les conceptions de machines sur mesure, les réseaux de production, et même dans l'ensemble des installations de production. Voici une liste de certains des capteurs les plus courants que l'on trouve dans les systèmes de production :
Les capteurs de température sont souvent utilisés dans les industries où des températures critiques doivent être respectées pour une bonne application du produit, comme la pétrochimie, la pharmacie, l'alimentation, la médecine et la fabrication de matières premières. Par exemple, les canettes en aluminium de qualité grand public sont souvent recouvertes à l'intérieur d'un revêtement en plastique de qualité alimentaire qui doit être appliqué à des températures précises pour adhérer correctement à la structure en aluminium.
Les capteurs à effet Hall sont couramment utilisés pour les applications de comptage, dans lesquelles un aimant est fixé à un composant mobile de la machine. Lorsque cet aimant se trouve en présence d'un capteur à effet Hall, ce dernier détecte sa présence et fournit des données au contrôleur de la machine. Par exemple, dans une étiqueteuse de bouteilles rotative, la position de l'axe d'étiquetage peut être surveillée et ajustée activement en fonction de l'entrée magnétique du capteur à effet Hall, ce qui permet une application automatique sans faille des étiquettes.
Les capteurs infrarouges sont utilisés pour surveiller la sortie infrarouge des objets, ce qui permet de détecter à distance les données de température, l'analyse de la composition du gaz, la réflectivité de l'objet et la douceur de la surface. Par exemple, les capteurs infrarouges peuvent être utilisés pour surveiller la composition des gaz dans des applications de soudage complexes, comme le soudage du titane, où la présence de gaz indésirables peut être catastrophique pour le processus de fabrication.
Les capteurs de proximité sont utilisés pour détecter la proximité entre le capteur et un objet. Les capteurs de proximité sont largement utilisés dans les applications de fabrication intelligente où les machines automatisent les actions de fabrication. Par exemple, les machines de type « pick-and-place » utilisées dans la fabrication de produits électroniques prélèvent des composants individuels à un endroit et les placent à un endroit précis. Le système de commande d'une machine de prélèvement et de placement peut contenir des capteurs de proximité afin d'informer l'outil de la distance qui le sépare du composant lors de la « prise » et de la destination lors du « placement ».
Les accéléromètres peuvent être utilisés dans une multitude de systèmes de fabrication intelligents tels que la commande de moteurs, l'antivol, la détection de tapotements, l'inclinaison, l'orientation des objets, la dynamique des machines, etc. Par exemple, la tête d'outil d'une fraiseuse CNC à 5 axes contiendra probablement plusieurs accéléromètres afin de garantir un positionnement 3D exact de l'outil pendant le processus de fraisage.
Les capteurs de niveau sont utilisés pour comprendre les niveaux des fluides dans les conteneurs de distribution et de stockage des fluides. Dans les industries de fabrication intelligente qui utilisent des fluides, la capacité de comprendre la quantité de fluide utilisée peut être essentielle pour garantir qu'un processus fonctionne comme prévu. Par exemple, les installations de fabrication de semi-conducteurs utilisent des centaines de fluides différents, allant des boues de plastique aux solvants de gravure hautement volatils. Ces fluides doivent être gérés conformément aux spécifications de la procédure. Les capteurs de niveau peuvent être utilisés pour comprendre leur taux d'utilisation, les quantités à éliminer et leur présence dans un système contenant des fluides.
Capteur de fabrication intelligente dans l'industrie 4.0
La technologie des capteurs intelligents dans les systèmes de fabrication peut varier considérablement d'un secteur à l'autre mais, quelle que soit l'application, les informations qu'ils fournissent sont toujours d'une importance capitale pour le processus de fabrication. Si les capteurs de fabrication intelligente peuvent varier en termes de coût, de taille, de technologie et d'utilisation, ils jouent un rôle essentiel dans la transition de la fabrication traditionnelle à la fabrication intelligente. Les données qu'ils fournissent permettent aux systèmes de contrôle modernes et à la science des données d'optimiser les processus de fabrication dans le monde entier.
