1. 1
ENSIAME-IMS – Pôle AIP-Priméca Nord Pas de Calais – Site de Valenciennes
TP Plateau Projet
Mise en Œuvre d’une
Cellule Flexible
(version 2016)

2. 2
Le TP MOCF (mise en œuvre cellule flexible)
• « Systèmes Automatisés de Production »
• Fin de cursus ENSIAME-IMS
• Synthèse de plusieurs enseignements
– gestion de projets, simulation flux,
– informatique industrielle, réseaux,
– automatique, robotique,
– vision, supervision.

3. 3
Le plateau projet pédagogique
– Analyse du problème
• Analyse de l’existant (systèmes à commander)
• Étude en simulation
• Élaboration des modèles de fonctionnement
• Découverte des technologies support
– Mise en œuvre effective (Plateau projet)
• Un groupe d’élèves
• Dont un chef de projet
• Un binôme d’enseignants variable
10 s
*
6 h/s
=
60 h

4. 4
Objectifs pédagogiques
• Transformer les connaissances en compétences
• Promouvoir le travail en collaboration
– Problème d’envergure -> résolution globale
• Démontrer l’utilité des méthodes
• Développer le sens de l’initiative
– Stratégie, (connaissances de fond)
– Tactique, (élaboration d’une solution)
– Opérationnel (développement sur site)

5. 5
Cahier des charges global
Production automatisée flexible
– Efficience et pertinence
• Satisfaire une demande (OF),
• Adapter les moyens à cette demande.
– Flexibilité
• 1 ou plusieurs produits différents en //,
• Demande aléatoire (OF saisis),
• Redondance des sources,
• Tolérance aux pannes.
– Modes d’exploitation
• Préparation, production, clôture, dégradé, maintenance.
– Qualité
• Contrôle des produits, calcul d’indicateurs production, qualité,
maintenance.

6. 6
4 composants…
axe L
r
(ou gousset)I

7. 7
… jusqu’à 3 produits : b, L, T
b_PROD L_PROD T_PROD
Phase 01 chargement chargement chargement
Phase 02 axe axe Axe
Phase 03 axe axe Axe
Phase 04 axe axe r
Phase 05 r I L
Phase 06 r I inspection
Phase 07 I inspection [correction]
Phase 08 inspection [correction] déchargmt
Phase 09 [correction] déchargmt -
Phase 10 déchargmt - -

8. 8
…en produits
Ne pas tenir compte des vis !
Elles ne seront pas montées
1
2 3

9. 9
L’atelier flexible
shuttle

10. 10
Postes de travail
3 robots KUKA dont 2 identiques
KR5 6R 650
KR5 scara 550
Kuka 1
Kuka 2
Kuka 3
KR5 6R 650

11. 11
Points de montage
Kuka 1
Kuka 2
Kuka 3
On montera un seul produit par shuttle

12. 12
Trajet lié au montage. Ex: « L »
Kuka 1
Kuka 2
Kuka 3
On montera un seul produit par shuttle

13. 13
Découpage en (18) zones API
Zone 6
Dont 13 seulement utilisées

14. 14
Exemple
Zone
Wago 6

15. 15
Cde – Réseaux
Architecture matérielle
SWITCHED ETHERNET CONTROL
PLE
Zone 1
Zone i
Zone 18
PC
SUPERVISEUR
Serveur
OPC
ETHERNET ENTREPRISE
Filtre
Bras
Manipulateur
Partie Opérative
Caméra Cognex
Altivar
Wago
Aiguillage
Wago
Partie Commande
Wago
Poste

16. 16
Cde – Réseaux
Architecture fonctionnelle
PLE
Bras
Manipulateur
Superviseur
Serveur
OPC
O.F.
Routage
Etats
Modes
Wago 1.. Wago 18
Contrôle -
Commande

17. 17
Serveur
OPC
Superviseur
Opc
OPC
Modbus TCP
Modbus TCP
Modbus
DCOM
RPC
ETHERNET
IP
TCP UDP
Global Data
GLOBAL
DATA
- 1 Réseau Physique
- N Réseaux Logiques
Cde - Protocoles

18. 18
Déroulement préconisé
• Analyse du besoin - création modèle Arena Semaine 36
• Hypothèses et créativité, solutions conceptuelles Semaine 37
• Appropriation des technologies API Semaine 38
• Développements des services élémentaires Semaine 49
• EXPOSE des concepts + démo Arena (Notés !) Semaine 40
• Affinage des Spécification – Transfert Simu-API Semaine 41-2
• Développements spécifiques Semaine 44-5
• Développements des interfaces Semaine 46-7
• Mise au point: tests d’intégration puis de robustesse Semaine 48-9
• Ultimes réglages puis Démo globale et EXPOSES Semaine 50-1
S1
S2
S3
S4
S5
S6-7
S8-9
S10-11
S12-13
S14-15
SEQ
API
simu

19. 19
Équipe projet = 15 élèves ?
• 1chef de projet coopté par l’équipe
– animation et coordination de l’équipe
– interface avec le « client / consultant »
– Coordination API / Simu
• Des experts (14 élèves)
– 6 élèves APIs Wago pour 13 zones (programmes)
• A la fin de l’intégration, il y aura 1 programme pour chaque zone
– 8 élèves
• en SIMULATION pendant 5 semaines
• En développement des services pendant 10 semaines
Mixité obligatoire !

20. 20
Rôle du chef de projet
• Gestion du projet
– Gestion des tâches, ressources, délais, qualité (documentaire)
• Cohérence des choix techniques
– Animation du débat, synthèse des modèles, cohérence de groupe
• Relation avec les encadrants et les membres de l’équipe
• Gestion des productions de l’équipe
– Planifier, contrôler, réagir, diffuser
– Partage de documents, programmes
• Google drive, Dropbox, …
• Profil : Organisé, méthodique, compétences
techniques pluridisciplinaires, diplomate

21. 21
– Modélisation de la cellule
• Affectation des opérations de montage aux robots Kuka
• Choix de routage des shuttles
– Choix de la stratégie d’exploitation en fonction de critères à
optimiser tels que :
• Charge des ressources (robot, vision, manipulateur, shuttle…)
• Temps de séjour des produits finis
• Cadence en sortie
• Exploitation des redondances de montage
• Production unitaire ou par campagne…
sous contraintes telles que Stockage
(1 shuttle sur le poste + 1 en amont du poste)
– Simulation
• pour valider les choix précédemment retenus
 Rôle du groupe « Simulation » TRÈS important pour fixer
les choix de routage & montage des produits,
=> Transfert des décisions vers les binômes API
Equipe simulation (8 élèves)

22. 22
Groupes API (6 élèves)
– Gérer le routage
• Capteurs, butées, aiguillages,
décision selon les tags lus
– Gérer les interactions avec les postes
• De montage (robots)
• D’inspection (vision)
• De chargement / déchargement
• Identification de la tâche à réaliser
• Consignation des états dans les tags
• Supervision
•  boucles de contrôle / commande
Profil : expérience requise en développement
sur API pour au moins 50% de l’effectif

23. 23
Services « Robots »
– Apprendre les points caractéristiques
– Programmer les trajectoires
– Interagir avec l’API maître
• Handshake: Exécution des ordres / feedback
• Remontée d’informations
– Gérer les stocks locaux (palettes)
– Respecter les modes de marche
• Nominal, début, fin de production, rupture partielle de stocks
• Figeage commandé (supervision) puis reprise
– Optimisation
• Fluidité, rapidité des trajectoires
Profil : Expérience requise pour
au moins 1 membre du binôme
2

24. 24
Inspection « Vision »
- Inspection des produits finis
- Vérifier la validité des montages
- Définition de zones d’inspection
- Tests de présence/absence +
dimensionnels + tests de colorimétrie
- Résultats : Bon / Pas Bon (pourquoi ?)
- Codifier l’erreur
- Communiquer avec l’API (via ModbusTCP)
- Elaborer l’interface opérateur
au niveau du poste d’inspection
COGNEX Insight 1000 couleur
•Profil : débutant
1

25. 25
Supervision
• Outil: PcVue
– Saisie des OF
– Commande des modes de marche
– Vue hiérarchisée de la cellule
– États des équipements
– Statistiques de production
– Indicateurs de performance (MTBF,TRS,…)
•Profil : débutant
1

26. « poste manuel »
26
• Développement d’IHM pour l’opérateur (PcVue)
– Spécifier les tâches manuelles, leur séquencement
• Action corrective appropriée sur produit défectueux
– Compléter l’information sur demande
• Notice de montage (ex: vidéo)
1

27. Manipulateur / Wago
• Commande du chargement/déchargement
des supports par le manipulateur cartésien,
au moyen d’un API WAGO
27
1

28. 28
Rôle des enseignants
• AVANT TOUT: la sécurité
– des personnes
– des équipements
• Clients
– préciser le besoin
• Consultants
– support technique (coaching)
– neutralité vis à vis des choix
1 shuttle: 2 500 €
1 robot: 40 000 €
Le convoyeur: 130 000 €
Etc…

29. 29
Coaching par les enseignants
Simulation flux Cauffriez (premières séances)
Robots Deneux, Sallez,
API Wago Berger, Popieul,
Cognex Sallez,
PCvue Deneux (supervision),
Berger, Popieul (comm OPC)

30. 30
• Communiquer
– partage d’un CdC qui évolue
– espace de travail commun
• Suivre une méthode de travail
– maîtrise du déroulement
• Se documenter
– consulter les documentations
• Douter
– éviter a priori et certitudes
– tester toutes les E/S, toutes les interfaces
Démarche gagnante

31. 31
Difficultés techniques
– Il ne faut plus
• organiser des commandes connues
• mettre en œuvre un fonctionnement imposé
• converger vers « la » solution (celle de l’enseignant)
– MAIS
• définir un fonctionnement souhaité
• identifier les moyens adéquats
• itérer…

32. 32
Difficultés organisationnelles
– planifier et gérer son propre projet,
• sanction auto-affectée : séances supplémentaires,
– obligation de collaborer,
• avec le chef de projet (respecter le protocole de suivi)
• avec le groupe (format de codage, de communication,
handshake)
• avec les autres équipes (réservation de créneaux horaires)

33. 33
Conclusions…
• Enseignement de synthèse,
• Une démarche de projet,
• Intégrer, Manager des technologies en
contexte
• ex : Ethernet =>
- caractère universel,
- protocoles connus,
- standards : outils, docs…

34. 34
YAPLUKA!
- Préciser les rôles
- Découvrir la cellule
- Réfléchir -> spécifier
- Les Processus
-nominaux, dégradés
- Les interfaces
-Zones, équipements, groupes
- Données
- Etiquettes, codes divers
- Formaliser
- Les spécifications partagées