IOT et industrie : Comment la surveillance des conditions IoT maintient la santé de la machine

Un objectif principal de fabrication est de maintenir une haute qualité des produits. Pour de nombreuses entreprises, cependant, cet objectif semble encore difficilement réalisable. Trop souvent, les problèmes de qualité des produits ne sont découverts que lorsqu'un produit échoue aux tests, ou pire, lorsqu'un client effectue un retour ou déclenche un rappel.
Une cause courante de la baisse de la qualité du produit est un équipement défectueux, qui n'a pas été correctement entretenu ou étalonné. Les fabricants se tournent de plus en plus vers la surveillance de l'état des machines basée sur l'IoT, ce qui permet de révéler les problèmes d'équipement qui peuvent affecter la qualité des produits afin qu'ils puissent être résolus avant que les choses n'empirent.
L'approche IoT du contrôle qualité des produits
La surveillance de l'état permet de contrôler la qualité du produit en détectant des combinaisons de santé de l'équipement, telles que la fréquence de vibration de la broche, la température du moteur, la vitesse de coupe et les paramètres ambiants, tels que la température et l'humidité. Combinés, ces paramètres peuvent entraîner une détérioration de la qualité d'une sortie de produit.
Un ensemble de données historiques qui contient des enregistrements d'état de l'équipement collectés au cours d'une période (disons un an) est combiné avec les données sur les écarts de qualité des produits et les données de contexte (par exemple, l'historique de maintenance de l'équipement) des systèmes ERP, PIMS ou DCS. L'ensemble de données combiné est ensuite introduit dans des algorithmes avancés d'apprentissage automatique, qui peuvent ensuite détecter les corrélations causales dans les enregistrements de données entrants. Les corrélations non couvertes sont reflétées dans les modèles prédictifs, qui sont ensuite utilisés pour identifier les combinaisons de l'état de l'équipement et des paramètres environnementaux qui peuvent entraîner des problèmes de qualité du produit.
Par exemple, dans le traitement de la pâte, certains des problèmes de qualité comprennent des écarts dans la concentration d'alcali dissous. Le composant d'apprentissage automatique de l'IoT détecte les motifs cachés dans les données et indique qu'une concentration plus élevée d'alcali découle d'une déviation de deux paramètres de processus: température de traitement réduite et débit de liqueur blanche accru.
Cas d'utilisation dans tous les secteurs
Les fabricants de tous les secteurs peuvent tirer parti de l'IoT pour surveiller l'état des machines et contrôler la qualité des produits et des composants qui y sont fabriqués. Voici quelques exemples:
Pâtes et papiers
Dans l'industrie des pâtes et papiers, l'IoT permet de surveiller l'état des rouleaux dans les machines à papier. Un défaut d'un seul roulement à rouleaux peut affecter de manière significative la qualité du papier produit et provoquer un peluchage et des changements d'épaisseur du papier. La surveillance de l'état des roulements à rouleaux avec des capteurs de vibration est suffisante pour éviter un grand pourcentage de problèmes de qualité. Des capteurs de vibrations à chaque extrémité du rouleau collectent en continu des données en temps réel sur la santé du rouleau et les transmettent au logiciel cloud. Si un rouleau ne fonctionne pas correctement, une solution IoT alerte un opérateur.
Électronique
En électronique, lors du montage de semi-conducteurs sur des cartes de circuits imprimés, de minuscules bouffées d'air sont utilisées pour diriger le placement des puces. Les machines de placement sont calibrées en fonction des conditions environnementales actuelles (température, humidité, etc.). Une modification mineure, par exemple, des paramètres de température génère un profil thermique qui peut provoquer des défauts de placement. Des capteurs de température et d'humidité sont utilisés pour surveiller l'environnement dans lequel les machines fonctionnent. Une fois qu'un changement est détecté, une machine peut recevoir une commande pour effectuer des ajustements d'étalonnage pour répondre aux normes de qualité.

Fabrication d'acier
Dans l'industrie sidérurgique, l'IoT aide à détecter les problèmes d'équipement qui affectent la qualité de l'acier pendant le processus de formage des métaux. Au cours du processus, une brame – une sortie de coulée – est réchauffée et traverse les laminoirs, de sorte que son épaisseur est réduite à moins d'un pouce. Les problèmes de condition et d'alignement des laminoirs peuvent entraîner des problèmes de qualité importants. Les causes les plus courantes peuvent inclure les rouleaux qui n'attrapent pas le métal, de sorte qu'il s'empile ou que les rouleaux ne roulent pas uniformément, ce qui fait qu'un côté de la tôle est plus épais que l'autre. Pour éviter ces problèmes, l’état et l’alignement des roulements des laminoirs sont contrôlés à l’aide de capteurs de vibration et de guidage magnétique.
Automobile
Dans l'industrie automobile, la pénétration d'humidité dans les espaces et les interstices dans les points soudés peuvent entraîner une porosité, tandis que les variations de température dans les machines de soudage peuvent entraîner une défaillance du joint de soudure. IIoT est appliqué pour surveiller la température et le niveau d'humidité autour d'une machine afin d'éviter un placement incorrect et d'assurer une haute qualité des produits soudés.
Les avantages du contrôle de la qualité des produits basé sur la surveillance de l'état basée sur l'IoT
La surveillance de l'état et de l'environnement des machines sur lesquelles les produits sont fabriqués offre les avantages suivants:

Par rapport aux techniques traditionnelles de contrôle de la qualité de la production (par exemple, les tests de contrôle effectués à la fin d'un cycle de production), la surveillance de l'état des équipements pilotée par l'IoT permet aux utilisateurs d'identifier les problèmes de qualité au stade de la production, lorsqu'un problème peut encore être atténué.
Les capacités d'analyse des solutions de surveillance de l'état pilotées par l'IoT jettent les bases d'une amélioration de la qualité des produits. Par exemple, en combinant les données historiques des capteurs de vibrations attachés aux roulements des rouleaux de fraisage avec les données sur les pertes de qualité passées, les fabricants concluent qu'une augmentation de 8% des vibrations d'un roulement à rouleaux fait que le côté gauche d'une feuille métallique est plus épais de 0,1 pouce que le côté droit . Les fabricants peuvent ensuite utiliser ces informations pour améliorer la qualité des produits de sortie.

Commencer
Étant donné que le marché de la technologie n'offre pas encore de solutions de surveillance des conditions basées sur l'IoT, les entreprises doivent concevoir et mettre en œuvre des applications IoT personnalisées. Compte tenu de la complexité de la mise en œuvre de l'IoT, il s'avère efficace pour les entreprises de collaborer avec des parties externes: un fournisseur de plateforme IoT ou un intégrateur IoT indépendant.

Opter pour un fournisseur de plateforme IoT présente les avantages suivants:

Coût de mise en œuvre réduit;
Intégration plus simple avec les systèmes de gestion d'entreprise et d'atelier;
Mises à niveau plus complètes.

Cependant, en optant pour la collaboration avec un seul fournisseur de plate-forme IoT, il est peu probable que les entreprises obtiennent les meilleures fonctionnalités, car elles sont souvent enfermées dans l'écosystème de solutions du fournisseur avec des options limitées pour tester des composants de solution alternatifs qui peuvent être une meilleure solution. en forme.
En revanche, la collaboration avec un intégrateur IoT offre la possibilité de «construire» une solution IoT à partir de composants adaptés aux besoins de l’entreprise. Pourtant, le coût de la mise en œuvre augmentera, car les entreprises doivent acheter des modules individuels distincts auprès de plusieurs fournisseurs et s'associer à un intégrateur pour rassembler ces modules.
Un point à considérer
Bien que la surveillance des conditions basée sur l'IoT ouvre la voie à des améliorations de la qualité de la production, une telle approche présente certaines limites, car les données sur les conditions de la machine peuvent ne pas être suffisantes pour une assurance qualité complète. La surveillance de l'état des machines, par exemple, ne peut pas identifier les problèmes résultant de l'utilisation de composants défectueux ou mal identifiés, ou d'une mauvaise manipulation du matériel.
Le contrôle de la qualité des produits en surveillant l'état des machines sur lesquelles ils sont fabriqués, contribue à améliorer le rendement, à réduire les rebuts et à minimiser les reprises. Par rapport à d'autres techniques d'assurance qualité (par exemple, basées sur l'inspection de pièces et de produits semi-finis au cours du cycle de production), l'approche basée sur le contrôle de l'état peut offrir moins de différenciation en termes de périmètre de contrôle qualité, mais elle permet d'identifier la qualité problèmes à leur stade naissant et prédire les problèmes potentiels.

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