TracteursSkyHawk: l’assurance qualité auto­ma­tisée

Tous les trac­teurs sortant de l’usine John Deere de Mann­heim répondent aux normes de qualité les plus rigou­reuses. Les employés béné­fi­cient désor­mais d’un robot-caméra qui les aide à détecter et à corriger les erreurs suscep­tibles de survenir au fil de la chaîne de produc­tion.

L’usine John Deere de Mann­heim est en pleine effer­ves­cence. Les trac­teurs se déplacent sur convoyeur qui traverse l’ensemble de l’atelier de produc­tion, d’un poste d’assemblage à l’autre. D’étape en étape, le châssis initial se trans­forme en trac­teur avec cabine, capot, pneus et phares. Depuis quelques mois, les machines, à mi-parcours de la chaîne, doivent égale­ment passer sous une grande struc­ture en forme d’arche. Des lumières bleues au sol marquent le début ce cette nouvelle étape, une des dernières évolu­tions en matière d’assurance qualité : le système SkyHawk.

Ce nom de super­héros désigne un robot mobile sur 7 degrés de liberté et équipé de caméras de pointe. Le système contrôle minu­tieu­se­ment les trac­teurs avant l’installation de la cabine, du capot et d’autres compo­sants sur les postes suivants.

Un œil attentif

La caméra SkyHawk examine 50 points de contrôle en 3 minutes et compare l’état du trac­teur avec une banque d’images réfé­ren­çant les carac­té­ris­tiques recher­chées.

Détecter les écarts de produc­tion

Produire des trac­teurs de la plus haute qualité possible : c’est l’objectif numéro un pour tous les employés de l’usine. « Le projet SkyHawk intègre dans notre propre produc­tion le concept de base de la tech­no­logie See and Spray mise au point pour nos clients », commente Linus Baum­hauer, direc­teur du site. « Tandis que, pour les exploi­tants, il s’agit d’une appli­ca­tion ciblée des produits phyto­sa­ni­taires, nous utili­sons SkyHawk pour détecter et éviter les écarts de produc­tion à un stade précoce. »

Nous utili­sons SkyHawk pour détecter et éviter les écarts de produc­tion à un stade précoce.

Linus Baum­hauer

L’idée est d’utiliser un robot qui repro­duise des séquences de mouve­ments humains, mais soit aussi à même de recon­naître et d’interpréter les résul­tats de l’assemblage au moyen du trai­te­ment d’images indus­trielles. « Cela nous permet de maîtriser la charge de travail du personnel tout en contrô­lant la qualité de nos produits de manière entiè­re­ment auto­ma­tisée. »

Linus Baum­hauer, direc­teur du site

Tobias Trunk, respon­sable de l’automatisation de l’usine de Mann­heim, est respon­sable de la concep­tion et du design du système SkyHawk. Avec son équipe, il a d’abord dû trouver une solu­tion pour inté­grer harmo­nieu­se­ment le système d’inspection dans la struc­ture de l’usine, qui s’était déve­loppée au fil des ans.

« À l’échelle mondiale, il n’existe qu’une poignée systèmes simi­laires, et tous sont installés en paral­lèle de la chaîne de montage, ce qui réduit la complexité car le robot peut alors déplacer la caméra plus faci­le­ment vers toutes les parties du véhi­cule. Mais ce type d’installation n’était pas une prati­cable pour nous, dans la mesure où l’espace dont nous dispo­sons ne pouvait accueillir qu’un système de portillon qui enjambe la ligne de fabri­ca­tion, au-dessus des trac­teurs. »

Pour que la caméra puisse inspecter chaque recoin du trac­teur, elle est montée sur un robot à six axes qui se déplace égale­ment d’avant en arrière sur un rail linéaire, au-dessus de la machine.

Afin de cali­brer le fonc­tion­ne­ment du système, Tobias Trunk et son équipe ont d’abord déve­loppé un proto­type entiè­re­ment numé­rique, qui leur a permis de tester le concept de manière appro­fondie. La deuxième étape a consisté à installer le dispo­sitif dans un atelier vide de l’usine de Mann­heim. « Nous avons dû surmonter quelques obstacles, notam­ment pour que le maté­riel et le logi­ciel fonc­tionnent en parfaite harmonie. Nous devons être en mesure de carto­gra­phier et de tester un large éven­tail de variantes », indique Tobias.

Pour que la caméra puisse inspecter chaque recoin du trac­teur, elle est montée sur un robot à six axes qui se déplace en va-et-vient sur un rail linéaire au-dessus du trac­teur.

Trunk et son équipe ont d’abord construit un proto­type entiè­re­ment numé­rique simu­lant en détail le fonc­tion­ne­ment du système.

Des délais serrés

Les mouve­ments de la caméra autour de chaque modèle de trac­teur sont soigneu­se­ment programmés par les experts, de même que les points d’inspection, où la caméra doit s’arrêter briè­ve­ment. Tout se base sur les modèles numé­riques des trac­teurs : la caméra ne survole pas le trac­teur physique qui se trouve devant elle, mais un « habit » numé­rique qui recouvre la machine. SkyHawk reçoit des infor­ma­tions sur le modèle à tester et sa confi­gu­ra­tion par le biais d’une puce RFID placée dans le bouchon du réser­voir de carbu­rant.

Après de longues heures consa­crées au codage et à une multi­tude de tests, l’équipe a fina­lisé SkyHawk pour une utili­sa­tion en condi­tions réelle. L’installation du système sur la chaîne de produc­tion s’est déroulée sur une période fixe de 14 jours corres­pon­dant aux congés du site de Mann­heim. Durannt ces deux semaines, l’équipe a démonté le système SkyHawk dans l’atelier d’essai pour le réins­taller dans l’atelier de produc­tion de trac­teurs. « Ça a été une période très intense pour chacun d’entre nous », se souvient Tobias Trunk. « Mais comme nous avons tous travaillé en équipe, le système a été opéra­tionnel à temps au moment où la produc­tion a repris. »

L’installation de SkyHawk

Le système a été monté durant les 14 jours de ferme­ture de l’usine de Mann­heim.

Coopé­ra­tion homme-machine

Dès les premières heures et pendant plusieurs jours après le déploie­ment de SkyHawk, Tobias Trunk et son équipe sont restés présents en perma­nence pour remé­dier rapi­de­ment aux diffi­cultés de démar­rage et éliminer les bugs éven­tuels. Le système est main­te­nant en service depuis plusieurs mois. Il a fait ses preuves et la ‘coopé­ra­tion’ avec ses collègues humains est désor­mais parfai­te­ment fluide. Dans chaque zone de produc­tion, un des employés porte à cet effet une montre connectée au poignet qui reçoit une alerte lorsque SkyHawk détecte une anomalie. La montre indique direc­te­ment l’écart mesuré par rapport aux valeurs pres­crites. Il peut ainsi se rendre direc­te­ment au poste SkyHawk et régler le problème avant que celui-ci n’entraîne une réac­tion en chaîne.

L’équipe prin­ci­pale derrière SkyHawk: Tobias Trunk, Timo Niebel et Bryan Horr.

« Le projet SkyHawk montre que nous pouvons inté­grer dans notre chaîne de produc­tion des tech­no­lo­gies qui continue à améliorer la qualité de nos trac­teurs, tout en simpli­fiant la tâche de nos employés », se féli­cite Tobias Trunk. « C’est tout l’intérêt de l’automatisation. »