Cas d’application : Technique de vissage DEPRAG pour le montage de l’Energy Master chez BMW
Avec la BMW i3, BMW a lancé en 2013 son premier modèle de série conçu dès le départ comme un véhicule électrique. Avec la sixième génération (Gen6), le constructeur automobile continue de développer son portefeuille de véhicules électriques à batterie. Les exigences liées à la fabrication de composants clés augmentent également : les lignes d’assemblage doivent exécuter de manière fiable les tâches de montage les plus diverses. Dans le même temps, la qualité des processus, la disponibilité des installations et une intégration sécurisée dans l’environnement de production doivent être garanties.
L’un de ces composants clés est l’Energy Master : l’unité de commande centrale du système haute tension. Elle centralise les flux d’énergie et de données et régule l’alimentation électrique du moteur électrique et du réseau de bord. Elle joue ainsi un rôle essentiel dans le fonctionnement sûr et intelligent de l’ensemble du système.
L’Energy Master est fabriqué dans l’usine BMW Group de Landshut. De là , les sites d’assemblage du monde entier sont approvisionnés en unités de commande. Pour les opérations de vissage sur les deux lignes de production, une solution système complète de DEPRAG est utilisée : plus de 100 contrôleurs de vissage actifs, des visseuses à intégrer et des outils adaptés à chaque application, des changements d’outils automatisés ainsi qu’une surveillance centralisée avec le DEPRAG Cockpit.
Deux lignes et de multiples opérations de vissage
Deux lignes de production sont utilisées pour le montage de l’Energy Master destiné aux véhicules électriques à batterie. La première ligne est déjà en production de série. Dans l’installation globale d’environ 120 mètres de long, plus de 100 contrôleurs de vissage DEPRAG pilotent et surveillent les différentes opérations de vissage des deux lignes. Il ne s’agit donc pas seulement de garantir l’exécution fiable de chaque assemblage vissé. L’interaction de tous les systèmes sur l’ensemble de la ligne doit également fonctionner de manière fiable.
Quatre exigences étaient au cœur de la conception de la technique de vissage :
Diversité des éléments de fixation : Les lignes traitent jusqu’à 14 éléments de fixation différents avec les outils correspondants.
Sécurité informatique et intégration système : Les contrôleurs de vissage doivent répondre aux exigences informatiques spécifiques au projet et pouvoir être intégrés dans l’environnement de production de niveau supérieur.
Architecture système uniforme : La technique de vissage doit reposer sur une base technique commune aux deux lignes de production tout en pouvant être adaptée à chaque opération de vissage.
Transparence centralisée des processus : Les données et les états de tous les contrôleurs de vissage doivent pouvoir être enregistrés et analysés de manière claire.
Il ne s’agissait donc pas d’une juxtaposition de postes de vissage indépendants, mais d’un concept système intégré.
Le système de vissage DEPRAG Plus comme plateforme standardisée
La base technique est constituée par le système de vissage DEPRAG Plus. Il associe le contrôleur de séquence AST12 à des visseuses à intégrer DEPRAG adaptées à chaque application ainsi qu’aux outils de vissage nécessaires.
L’AST12 pilote la séquence de vissage définie, traite les signaux du système de vissage et met à disposition les fonctions de commande, d’interface et de documentation. Des programmes de vissage adaptés peuvent être enregistrés pour chaque application. Des interfaces standardisées permettent de connecter la technique de vissage à la commande supérieure de l’installation.
La sécurité informatique constituait un critère de sélection essentiel. Les contrôleurs utilisés devaient répondre à la fois aux exigences réglementaires en matière de cybersécurité et aux exigences de sécurité définies spécifiquement pour le projet. L’intégration dans l’architecture système prévue devait également être garantie. L’AST12 répondait à ces exigences et a donc été utilisée comme plateforme de commande standardisée.
La plateforme commune simplifie l’exploitation des nombreux postes. Les concepts de commande, les interfaces et la structure de base des programmes de vissage restent homogènes sur l’ensemble des lignes. Les paramètres de processus peuvent néanmoins être adaptés individuellement à chaque opération de vissage, par exemple en termes de couple, d’angle de rotation ou de vitesse.
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DEPRAG Tool Changer : traiter avec flexibilité différents éléments de fixation
La diversité des éléments de fixation constitue un défi particulier. Jusqu’à 14 variantes différentes doivent être vissées avec les outils correspondants.
Prévoir une broche de vissage distincte pour chaque variante d’outil nécessiterait nettement plus d’espace, d’équipements et de composants de manutention supplémentaires. C’est pourquoi le système automatisé de changement d’outil DEPRAG Tool Changer est utilisé.
Le Tool Changer met à disposition l’outil nécessaire pour chaque processus de vissage. Un même système de vissage peut ainsi traiter différents éléments de fixation avec divers profils d’entraînement intérieurs ou extérieurs. Les outils sont stockés dans des stations d’outils prévues à cet effet au sein de la ligne.
Le changement d’outil est entièrement intégré au processus automatisé :
1. Le système de vissage se déplace vers la station d’outils prévue.
2. L’outil utilisé précédemment est déposé.
3. L’outil nécessaire pour l’opération de vissage suivante est pris en charge.
4. Le processus de vissage démarre avec le programme correspondant enregistré.
Aucune intervention manuelle n’est nécessaire. Les différents éléments de fixation peuvent ainsi être traités avec flexibilité sans qu’il soit nécessaire de prévoir un système de vissage distinct pour chaque variante.
Lors du changement d’outil, la visseuse prend directement l’outil en charge. Aucun mouvement de recherche séparé n’est nécessaire pour le processus d’accouplement. Cela réduit le nombre de mouvements nécessaires et permet d’intégrer efficacement le changement d’outil dans le processus automatisé.
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DEPRAG Cockpit : plus de 100 contrôleurs de vissage sous surveillance centralisée
Plus une ligne d’assemblage comprend de postes de vissage, plus une vue d’ensemble centralisée des processus devient importante. Contrôler chaque contrôleur individuellement et uniquement sur place ne serait ni clair ni efficace dans le quotidien de la production avec plus de 100 systèmes actifs.
Le DEPRAG Cockpit centralise les informations pertinentes des contrôleurs de vissage connectés sur une plateforme unique. Il permet ainsi de surveiller la technique de vissage au-delà des différentes lignes et des différents postes.
Le logiciel permet notamment :
la surveillance centralisée des contrôleurs de vissage connectés,
la visualisation et l’analyse des résultats et des courbes de vissage,
l’analyse des messages système et des messages d’erreur,
la détection des écarts récurrents et des évolutions,
ainsi que la documentation structurée de tous les processus de vissage et des appareils connectés.
Pour le montage de l’Energy Master, cela signifie qu’au lieu de nombreuses vues individuelles distinctes, une vue d’ensemble commune de l’ensemble du système de vissage est disponible.
Les anomalies peuvent ainsi être attribuées plus rapidement à une ligne, un poste ou un contrôleur spécifique. Dans le même temps, les responsables de processus peuvent analyser les résultats de vissage de manière globale et détecter rapidement les évolutions récurrentes.
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Une solution système intégrée pour des tâches d’assemblage complexes
La valeur ajoutée particulière de ce projet ne réside pas dans un composant individuel, mais dans l’interaction coordonnée des différents systèmes. Les visseuses à intégrer, les outils, les contrôleurs de séquence, les changements d’outils, les interfaces et les logiciels ont été réunis au sein d’une solution globale adaptée aux exigences des lignes d’assemblage.
Le résultat n’est pas une solution standard rigide. Il s’agit plutôt d’une base système réutilisable, qui peut être adaptée individuellement lorsque l’opération de vissage concernée l’exige.
Ce cas d’application montre également que, pour des lignes de production en série complexes, les performances d’une seule broche de vissage ne suffisent pas. L’élément déterminant est une architecture globale qui prend en compte conjointement les différents éléments de fixation, les données de processus, les interfaces et les exigences informatiques.
Le système de vissage DEPRAG Plus fournit pour cela une plateforme de commande standardisée. Le Tool Changer apporte la flexibilité nécessaire pour les différents éléments de fixation. Le DEPRAG Cockpit garantit la transparence sur l’ensemble des contrôleurs de vissage connectés.
Il en résulte une solution de vissage reposant sur une base technique commune aux deux lignes de production, tout en pouvant être adaptée avec flexibilité aux différentes opérations de vissage.
Planifiez votre technique de vissage comme un système intégré
Toutes les exigences liées à la sécurité informatique, aux interfaces ou à la documentation des processus doivent être prises en compte conjointement dès la conception d’une ligne d’assemblage.
DEPRAG analyse l’opération de vissage concrète et coordonne les composants nécessaires ainsi que les solutions logicielles. Il en résulte un système intégré qui peut être intégré de manière fiable dans des lignes d’assemblage nouvelles ou existantes.
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