Management adaptatif et dynamique de la qualité pour une production économique de produits de très haute précision – AdeQuaT
Management adaptatif et dynamique de la qualité pour une production économique de produits de très haute précision
Management adaptatif et dynamique de la qualité pour une production économique de produits de très haute précision
Motivation
Les imperfections inhérentes aux procédés de fabrication entraînent une dégradation de la qualité, pouvant conduire à un taux important de non-conformité. Les industriels font face à un double objectif contradictoire : l'augmentation de la qualité des produits de plus en plus complexe, et la réduction des coûts. Dans beaucoup de cas, les capabilités process ne permettent pas d'obtenir des taux de non-conformité convenables, l'une des solutions afin de réduire ce taux est d'adopter une stratégie d'appairage des pièces qui conduit à une augmentation des coûts et à une non interchangeabilité. Une deuxième solution est de corriger en temps réel la production. Une troisième solution est d’adapter l’allocation des tolérances qui nécessite une modification de l’ensemble des tolérances du produit, ou une dernière solution, moins durable, est de changer le moyen de production. Une nouvelle approche a été étudiée, et mené par le projet AdeQuaT, visant à combiner d’une manière dynamique les quatre solutions. L’évolution des systèmes de production permet de mieux piloter ceux-ci, l’idée du projet AdeQuaT est d’étendre ce pilotage temps réel : au niveau de la conception et de la production par une co-optimisation Produit / Process.
Approche : Une nouvelle approche sera développée visant à combiner d’une manière dynamique les quatre solutions citées précédemment. L’évolution des systèmes de production cyberphysique permet de mieux piloter ceux –ci en temps réel, l’idée de ce projet est d’étendre ce pilotage temps réel au niveau stratégique et à la conception : Au niveau stratégique par la sélection des meilleures combinaisons de solution entre l’appairage, la correction dynamique du système de production, l’allocation dynamique des tolérances, ou/et le changement des moyens de production ; au niveau de la conception par la capacité de modifier l’allocation des tolérances en temps réel avec la maitrise des effets de causalité entre les caractéristiques Produit/Composants/Process. Cette évolution nécessite le développement de méta-modèles permettant d’évaluer rapidement et précisément certaines modifications Produit ou Process et le développement d’indicateur de performance permettant d’évaluer l’impact des différentes stratégies.
Les premiers résultats portent sur la comparaison des résultats expérimentaux et des simulations ainsi ceux des méta-modèles. Les jeux de données générés informatiquement pour la création du jumeau numérique qualité/coût représentent, pour le premier, l’équivalant de 100 000 jours de production et le second, d’un million de configurations d’assemblage d’une production d’engrenages d’une journée. Ces données n’auraient jamais pu être obtenues expérimentalement. De plus, les travaux de recherche ont permis une maîtrise des incertitudes de mesure et de la prédiction. Le projet AdeQuaT permettra également de valider la faisabilité du pilotage temps réel de la gestion des imprécisions géométriques temps réel à plusieurs niveaux. Un cas d’étude sur des micro-engrenages servira de démonstrateur, il s’agit d’un exemple complexe (complexité des relations entre les caractéristiques fonctionnelles, géométriques et process) intégrant des exigences de haute qualité.
Ce projet permettra de valider la faisabilité du pilotage temps réel de la gestion des imprécisions géométriques temps réel à plusieurs niveaux. Un cas d’étude sur des micro-engrenages servira de démonstrateur, il s’agit d’un exemple complexe (complexité des relations entre les caractéristiques fonctionnelles, géométriques et process) intégrant des exigences de haute qualité.
Khezri, A.; Schiller, V.; Homri, L.; Etienne, A.; Dantan, J.-Y.; et al. Development and analysis of a holistic function-driven adaptive assembly strategy applied to micro gears. Journal of Manufacturing Systems. 2023, 69, 48-63.
Khezri, A.; Schiller, V.; Goka, E.; Homri, L.; Etienne, A.; et al. Evolutionary Cost-Tolerance Optimization for Complex Assembly Mechanisms Via Simulation and Surrogate Modeling Approaches: Application on Micro Gears. International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2023, 126 (9-10), 4101-4117.
Khezri, A.; Homri, L.; Etienne, A.; Dantan, J.-Y.; Lanza, G. Framework for Integration of Resource Allocation and Reworking Concept into Design Optimisation Problem. IFAC-PapersOnLine. 2022, 55 (10), 1037-1042.
Dantan, J.-Y.; Etienne, A.; Mohammadi, M.; Khezri, A.; Homri, L.; et al. Modular cost model for Tolerance allocation, Process selection and Inspection planning. Procedia CIRP. 2022, 114, 1-6.
Motivation: Les imperfections inhérentes aux procédés de fabrication entraînent une dégradation des caractéristiques du produit, et donc de sa qualité, pouvant conduire à une certaine proportion de produits non fonctionnels ou non assemblables. Les industriels font face à un double objectif
contradictoire : une exigence d'augmentation de la qualité de produit de plus en plus complexe et une exigence de réduction des couts. Pour certains micro-produits, les tolérances sont inférieures à 5µm.
Dans beaucoup de cas, les capabilités process ne permettent pas d'obtenir des taux de non conformité convenables, l'une des solutions afin de réduire ce taux est d'adopter une stratégie d'appairage des pièces qui conduit à une augmentation des couts et à une non interchangeabilité des pièces, une deuxième solution est de corriger en temps réel la production, une troisième solution est de modifier l’allocation des tolérances qui nécessite une modification de l’ensemble des tolérances du produit, ou une autre solution est de changer le moyens des production qui dans certains cas n’est
pas possible.
Approche : Une nouvelle approche sera développée visant à combiner d’une manière dynamique les quatre solutions citées précédemment. L’évolution des systèmes de production cyberphysique permet de mieux piloter ceux –ci en temps réel, l’idée de ce projet est d’étendre ce pilotage temps réel au niveau stratégique et à la conception : Au niveau stratégique par la sélection des meilleures combinaisons de solution entre l’appairage, la correction dynamique du système de production, l’allocation dynamique des tolérances, ou/et le changement des moyens de production ; au niveau de la conception par la capacité de modifier l’allocation des tolérances en temps réel avec la maitrise des effets de causalité entre les caractéristiques Produit/Composants/Process. Cette évolution nécessite le développement de méta-modèles permettant d’évaluer rapidement et précisément certaines modifications Produit ou Process et le développement d’indicateur de performance permettant d’évaluer l’impact des différentes stratégies.
Résultats : Ce projet permettra de valider la faisabilité du pilotage temps réel de la gestion des imprécisions géométriques temps réel à plusieurs niveaux. Un cas d’étude sur des micro-engrenages servira de démonstrateur, il s’agit d’un exemple complexe (complexité des relations entre les caractéristiques fonctionnelles, géométriques et process) intégrant des exigences de haute qualité.
Coordination du projet
Jean-Yves DANTAN (Ecole Nationale Supérieure d'Arts et Métiers - Laboratoire Conception Fabrication Commande)
L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.
Partenariat
KIT / WBK Karlsruhe Institute for Technology
ENSAM - LCFC Ecole Nationale Supérieure d'Arts et Métiers - Laboratoire Conception Fabrication Commande
Aide de l'ANR 268 920 euros
Début et durée du projet scientifique :
janvier 2020
- 36 Mois