Le document traite de la mise en œuvre d'une cellule flexible dans le cadre d'un projet pédagogique au sein de l'ENSIAME-IMS, incluant des éléments de production automatisée et de simulation. Il définit des objectifs pédagogiques centrés sur la transformation des connaissances en compétences et la résolution de problèmes complexes en équipe. Le projet implique une analyse en profondeur des besoins, la gestion de différentes technologies, et une approche collaborative guidée par un chef de projet, avec des difficultés techniques et organisationnelles à surmonter.

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

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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

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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

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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

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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)

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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

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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

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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)

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• 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

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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…

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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)

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

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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