Un système de levage intelligent par pont roulant a été mis en place dans une usine automobile, permettant d'augmenter l'efficacité de la ligne de production de 351 TP3T.
📌 Une fois le système de levage intelligent pour ponts roulants mis en place sur un site de construction automobile,, l'efficacité de la manutention sur l'ensemble de la ligne a augmenté de 351 TP3T, et le temps de changement de moule a été réduit de 381 TP3T. Le système couvre 12 ponts roulants répartis dans les trois ateliers (emboutissage, soudage et assemblage final) et utilise un algorithme de planification collective pour permettre la coordination des opérations entre plusieurs ponts roulants.
Le système de manutention intelligent par ponts roulants a été déployé et mis en service dans un site de construction automobile, ce qui a permis d’améliorer l’efficacité de la manutention sur l’ensemble de la chaîne de production de 351 TP3T par rapport à la situation antérieure à la modernisation. Ce projet couvre trois zones de production principales : l’atelier d’emboutissage, l’atelier de soudage et l’atelier d’assemblage final. Grâce à la coordination de plusieurs ponts roulants intelligents et à l’interconnexion des données avec le système MES, il a permis d’automatiser l’ensemble du processus de manutention, depuis la réception des matières premières jusqu’à la sortie des produits finis. Les résultats de cette modernisation constituent une référence en matière de voie technique et d’expérience pratique pour la transformation numérique de l’industrie automobile.
Contexte du projet et besoins en matière de rénovation
Les ponts roulants de ce site de construction automobile avaient déjà plus de dix ans d’ancienneté et présentaient des problèmes tels qu’une faible efficacité opérationnelle, un taux de pannes élevé et une dépendance à l’expérience manuelle. Le remplacement des matrices d’emboutissage nécessitait des manutentions fréquentes par les ponts roulants, ce qui entraînait des temps de changement de matrice prolongés et de nombreuses pertes de temps dues aux temps d’attente ; l'atelier de soudage assure la production en ligne simultanée de plusieurs modèles, ce qui entraîne des trajectoires de manutention des pièces qui s'entrecroisent, rendant difficile l'optimisation du rythme de production par des opérations manuelles ; dans l'atelier d'assemblage final, les opérations d'assemblage du groupe motopropulseur et de la carrosserie exigent une grande précision de positionnement des ponts roulants, exigence que les équipements existants ne parvenaient pas à satisfaire.
À l'issue d'une étude sur site et d'une comparaison des solutions techniques, il a été décidé d'adopter une solution de gestion groupée des ponts roulants intelligents afin de moderniser l'ensemble des systèmes de ponts roulants des trois ateliers. Les éléments clés de cette solution comprennent la conversion des ponts roulants à la technologie à fréquence variable, la mise à niveau du système de contrôle PLC, le déploiement d'algorithmes de gestion groupée et l'interconnexion avec le système MES existant. Du conception du projet à la réception, le processus a duré cinq mois et a couvert cinq étapes : la conception du système, la modernisation des équipements, le développement logiciel, l’installation et la mise au point sur site, ainsi que l’optimisation lors des essais de fonctionnement.
Architecture du système et technologies clés
Le système de levage intelligent adopte une architecture à trois niveaux : le niveau d'exécution sur site, composé du pont roulant lui-même, équipé d'un variateur de fréquence, et de capteurs, est chargé de l'exécution précise des mouvements de levage ; le niveau de contrôle et de planification, dont le cœur est constitué d'un automate S7-1500 et d'un serveur de planification collective, assure la planification des trajectoires et la répartition des tâches entre plusieurs ponts roulants ; la couche de gestion de l'information s'interface avec le système MES via le protocole OPC UA, reçoit les plans de production et transmet l'état des équipements.
L'algorithme de planification des groupes, basé sur la priorité des tâches en temps réel et la position actuelle des ponts roulants, utilise des stratégies de prévision des conflits de trajectoire et d'attribution de créneaux horaires afin d'éviter les interférences entre plusieurs ponts roulants dans une même zone. Lorsque plusieurs ponts roulants reçoivent simultanément une tâche, le système calcule automatiquement la répartition optimale et attribue la tâche à l'équipement le plus proche et disponible, réduisant ainsi le taux de courses à vide. Le processus de changement de moule dans l’atelier d’emboutissage est désormais semi-automatisé : les opérateurs déclenchent la tâche en scannant un code-barres via un terminal, et le pont roulant se déplace automatiquement vers la zone de stockage des moules pour les récupérer et les acheminer vers le poste de travail cible.
Le système de localisation utilise une solution combinant lidar et codeur, ce qui permet au pont roulant d'atteindre une précision de localisation en temps réel de ±10 mm dans les trois ateliers. Des capteurs de pesage ont été installés sur le mécanisme de levage ; la charge transportée par la grue est transmise en temps réel au système de gestion, ce qui permet de vérifier le poids et d'assurer la protection contre les surcharges.
Pont roulant de type QDEn tant que modèle phare du système, son système de régulation de vitesse par variateur de fréquence et son architecture de commande par automate programmable (PLC) constituent une excellente base matérielle pour la modernisation du système de gestion groupée.
En matière de sécurité, chaque pont roulant est équipé d'un scanner laser de zone qui ralentit ou arrête automatiquement l'appareil dès qu'une personne ou un obstacle se trouve sous la zone de travail.Données relatives à l'amélioration de l'efficacité
Les données mesurées après la mise en service du projet montrent que le temps de changement de moule dans l'atelier d'emboutissage est passé de 45 minutes en moyenne à 28 minutes, soit une amélioration de l'efficacité de 38% ; dans l'atelier d'assemblage par soudage, le temps d'attente pour la manutention des pièces a diminué de 42%, et le taux d'utilisation des ponts roulants est passé de 62% à 85% ; le temps de positionnement pour l'assemblage du groupe motopropulseur dans l'atelier d'assemblage final a diminué de 301 TP3T, et l'efficacité globale de la chaîne de production a augmenté de 351 TP3T.
Après la modernisation, la consommation énergétique totale des ponts roulants des trois ateliers a diminué d’environ 181 TP3T par rapport à l’année précédente. La régulation de vitesse par variateur de fréquence a permis d’éviter les courants de choc liés aux démarrages et arrêts fréquents des moteurs traditionnels, tandis que les unités de récupération d’énergie ont réinjecté l’énergie de freinage dans le réseau électrique, réduisant ainsi davantage la consommation énergétique globale. Le nombre d’alertes de panne des équipements est passé de 12 par mois en moyenne avant la modernisation à 2 par mois. La plateforme de maintenance à distance permet de diagnostiquer en temps réel l’état des variateurs et des capteurs, ce qui réduit considérablement le temps de réponse en cas de dépannage.
Le système de contrôle intelligent de ce projet etPremière série de ponts roulants de type QD exportés vers le VietnamGrâce à l'utilisation d'une même plateforme technologique, la pertinence technique du système de planification collective a été validée dans le contexte de la construction automobile.
Foire aux questions
Question : Quels ateliers et combien de ponts roulants sont concernés par ce projet ?
Réponse : La modernisation concerne trois ateliers (emboutissage, soudage et assemblage final) et porte sur 12 ponts roulants au total, dont la capacité de levage varie de 5 t à 32 t. Chaque pont roulant a fait l'objet d'une conversion à un variateur de fréquence, d'une mise à niveau du PLC et de l'installation d'un dispositif de positionnement, et est désormais connecté au système de gestion groupée via un réseau Ethernet industriel.
Question : Comment le système de gestion de groupe gère-t-il les interférences entre plusieurs véhicules ?
Réponse : Le système s'appuie sur la priorité des tâches en temps réel et la position actuelle des ponts roulants pour mettre en œuvre une stratégie de prévision des conflits de trajectoire et d'attribution de créneaux horaires. Lorsque plusieurs ponts roulants opèrent dans la même travée, le système attribue automatiquement un ordre d'exécution afin d'éviter les collisions et les interférences, tout en garantissant que les tâches hautement prioritaires soient exécutées en premier.
Question : Comment le système s'interface-t-il avec le système MES ?
Réponse : Un canal de données est établi via le protocole OPC UA. Le système MES transmet les plans de production et les besoins en matériaux ; le système de gestion des ponts roulants, après réception de ces informations, génère automatiquement une file d'attente de tâches de manutention. Une fois la manutention terminée, il renvoie le statut d'achèvement et les données relatives aux équipements, permettant ainsi une gestion en boucle fermée des informations logistiques de production.
Question : Quels sont les coûts de rénovation et le délai de rentabilité ?
Réponse : L'investissement total du projet s'élève à environ 2,4 millions de yuans et comprend la modernisation des équipements, le déploiement du système de contrôle ainsi que l'intégration et la mise au point du système. D'après les estimations des bénéfices globaux liés à l'amélioration du rendement et à la réduction de la consommation d'énergie, le délai de retour sur investissement est d'environ 14 mois. Ce projet permet également de réduire la pénibilité du travail et les pertes liées aux arrêts pour cause de panne des équipements.
