Opération au titre de l’année : 2019
Titre : Simulation, évaluation, et optimisation de la chaîne logistique de la maintenance
Site(s) : LGIPM
Porteur(s) : Nathalie Sauer (PR UL)
Financement : 28 k€
Contexte et motivations
L’action « Système de Production Performant et durable » du CPER « Cyber entreprise » a pour ambition de conforter, fédérer et dynamiser les activités de recherche actuelles et pluridisciplinaires portant sur les systèmes de production. Les verrous scientifiques abordés sont liés à certains enjeux de la recherche visant notamment à développer les futurs systèmes de production dans les domaines des services et de l’industrie manufacturière :
- Développer les outils pour inventer, concevoir et organiser les systèmes de production
- Produire en garantissant la sécurité et la santé au travail
- Produire de façon éco-efficiente et responsable
- Concevoir des fonctionnalités et des usages à haute valeur technologique plus que des produits matériels
- Produire et distribuer dans les chaînes logistiques du plus près des marchés au monde entier
- …
L’action s’inscrit à la fois dans le cadre de l’usine du futur, dans le cadre européen de l’agenda 2020 pour le projet « Factory of the Future » animé par l’EFFRA, et dans les conclusions de l’Atelier de Recherche Prospectif de l’ANR « FuturProd » (dont les 5 des experts lorrains sont partie prenante de ce sous-projet) et dont une grande partie des conclusions ont été reprises dans l’appel ANR 2014 «Stimuler le renouveau industriel» ; où on trouve les axes-clés suivants supports aux projets futurs:
- Agilité des process : Stratégies de production des systèmes de fabrication pour s’adapter rapidement aux évolutions technologiques et du marché,
- Centration sur l’humain et les usages : Fabrication centrée sur l’homme / Fabrication centrée sur le client.
- …
L’investissement décrit dans cette fiche correspond au second thème de l’action « Système de Production Performant et durable », à savoir celui de l’optimisation de l’exploitation des systèmes de production. Sur ce thème ont également été financées d’autres investissements du CPER: Système de mesure sans contact – mesure 3D (2017 et 2018, axe 2) ; Robot fabricant (2016, axe 2a) ; Plateforme Ordonnancement & Haute Performance pour l’Entreprise Numérique (2019, axe 2B)
Action portée par le LGIPM
Le LGIPM (Laboratoire de Génie Informatique, de Production et de Maintenance) vise à apporter des solutions à des problèmes pluridisciplinaires posés par l’industrie dans le domaine de la maintenance et la fiabilité des systèmes, de la logistique, de la production et des services. Les recherches développées s’appuient sur des modèles et des outils communs issus des mathématiques, de l’informatique et de l’automatique et plus particulièrement de la recherche opérationnelle pour l’ensemble des équipes des deux départements. Ce projet entre plus particulièrement dans le cadre du département « Logistique & Maintenance », composé de 3 équipes autour de la gestion industrielle et la logistique (GIL), le management de la production et de la maintenance (MPM) et l’analyse des risques de prise d’une décision (RiAD). En mettant en place des plateformes performantes répondant aux besoins des 3 équipes, nous souhaitons continuer à développer une synergie forte entre tous les membres du département
Le LGIPM souhaite se doter d’un nouvel espace de recherche à destination des enseignants-chercheurs. Ce nouvel espace complétement pensé Digital Continuity for Industry 4.0 sera dédié à la recherche sur la simulation des flux, l’organisation et la supervision des unités de production dans l’usine 4.0 à l’aide des solutions 3DEXPERIENCE de Dassault Systèmes. Le LGIPM possède déjà un atelier flexible composé de 7 postes : un poste de gravage, deux postes de stockage, deux postes d’assemblage travaillant en stand-by, un poste de contrôle qualité, un poste de packaging et un poste de conditionnement. De multiples travaux de recherche ont déjà été menés en utilisant cet atelier flexible. On peut citer par exemple, les travaux de thèse de Sadok Rezig qui ont porté sur le développement d’approches de synthèse de contrôleurs réseaux de Petri (RdP) en s’appuyant sur l’atelier flexible du laboratoire (Rezg, 2016 ; Rezg et al., 2014 ; Rezig 2019).
Afin de disposer d’un outil plus performant, le laboratoire veut modifier l’aménagement de l’espace de travail comprenant l’atelier flexible, une zone de stockage, une zone d’expédition et une zone de travail (CAO, Simulation 3D et le Pré-assemblage d’un produit et 3D LEAN). En collaboration avec DITEX, le LGIPM souhaite investir dans un robot de transfert de type AGV afin d’assurer les approvisionnements de la zone d’assemblage et l’alimentation de la zone d’expédition avec la méthode SMART PULL. Ce système AGV accompagnera le robot YUMI ABB qui est déjà en notre possession afin d’obtenir un robot collaboratif & mobile (cobot) pour des opérations de collaboration humain-robot. Cela va permettre d’ajouter plus de flexibilité et d’agilité à la ligne de production et de se rapprocher de l’industrie 4.0. Ce cobot va se déplacer et alimenter la ligne de production de l’atelier flexible en utilisant la technique Kanban. Cette méthode de gestion dite de flux tiré basé sur le principe de « juste à temps » permet de minimiser les délais, de réduire les stocks et d’avoir plus de réactivité. La demande de réapprovisionnement sera ainsi détectée automatiquement. Nous pourrons ainsi expérimenter les nouvelles méthodes de Kanban, nommée « Smart Kanban » via le système cyber physique qui va contrôler le Cobot et le commander numériquement pour réapprovisionner les postes de l’atelier flexible.
La robotique collaborative se place aujourd’hui comme l’un des axes pour la modernisation des outils de production (Industrie du futur). L’achat et l’installation d’un robot collaboratif (cobot) sur notre ligne de production présente des atouts majeurs pour le laboratoire. Il permettra, en autre, de développer des travaux de recherche sur cette technologie novatrice, d’analyser les impacts de différentes stratégies ou aléas sur la productivité et le travail de l’Homme. On pourra ainsi étudier plus en détail l’effet des variations de production, des différentes politiques de production et maintenance, des pannes, de la taille de lots de production, … L’utilisation des techniques de Lean Manufacturing présents dans la plateforme 3DEXPERIENCE permettra d’améliorer les résultats obtenus par les chercheurs du LGIPM par les méthodes d’optimisation classique. L’industrie 4.0 et le LEAN MANUFACTURING vont être utiliser pour un contrôle et gestion décentralisé ce qui va accroître la productivité et la flexibilité.
Ce projet et cet investissement se feront en collaboration avec l’unité de prestations & services DITEX (Digital Industry Tools Experts). Cette unité est rattachée au LGIPM et mettra à disposition l’expertise de ses ingénieurs dans l’utilisation de la plateforme 3DEXPERIENCE de Dassault System. Elle interviendra pour appliquer les nouvelles approches développées par les chercheurs du laboratoire comme par exemple sur la simulation des flux, l’optimisation de la production, la création de la planification des processus, la gestion des ressources, en utilisant le cas de cet atelier.
Investir dans cet AGV va permettre d’y associer le cobot pour l’optimisation et la digitalisation des flux de production dans l’atelier flexible. Cela permettra d’aider les doctorants, les ingénieurs de recherche et les universitaires à réaliser des manipulations, à développer de nouvelles approches, à étudier des cas d’étude pour la résolution numérique de leurs problématiques de recherche. Le LGIPM continuera ainsi à s’orienter vers la transition digitale en utilisant des systèmes robotisés, mobiles et connectés. Des thèses, des stages et des publications scientifiques seront réalisés en s’appuyant sur des projets innovants et productifs utilisant de nouvelles méthodes d’optimisation et d’apprentissage, innovantes et productives, mais également contribuer à la recherche scientifique au sein de l’université de Lorraine.
Description de l’investissement réalisé
OMR37031-10004 – Kit robot Mobile LD-60 avec chargeur et batterie (AR00509)
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