Trane économise plus de 80 heures de programmation de robots

Le client

Trane^® - par Trane Technologies un innovateur mondial en matière de climat – fondé en 1885 par James Trane à La Cross, Wisconsin, est un leader dans les solutions durables de chauffage, ventilation et climatisation (CVC). Avec son fils Rueben Trane, ils ont développé le premier système de chauffage à vapeur basse pression. Bien que Trane dispose de plusieurs sites de production à travers le monde, c’est son usine de La Crosse qui est la plus connue. Elle fabrique les refroidisseurs à eau CenTraVac^®, d’une capacité de refroidissement comprise entre 200 et 4 000 tonnes. Depuis plus d’un siècle, Trane est à la fois un pilier et un employeur de premier plan de la communauté de La Crosse, qui compte environ 60 000 habitants.

Le défi

Les refroidisseurs Trane sont des produits hautement personnalisés, conçus pour répondre aux multiples spécifications des clients. Ces produits personnalisés et diversifiés nécessitent une main-d’œuvre importante. Dans une petite communauté rurale, il peut être difficile de recruter et de retenir une main-d’œuvre qualifiée. Selon Doug Watkins, ingénieur senior en soudage chez Trane, « Une étude de l’environnement de travail actuel et de la main-d’œuvre prévue dans notre région pour les 30 prochaines années a fait de la mise en œuvre de l’automatisation une stratégie Core. » Trane a mis en œuvre trois cellules de soudage à l’aide de systèmes robotisés Fanuc. Grâce à cet investissement initial dans l’automatisation, ils ont pu combler le manque de main-d’œuvre qualifiée et bénéficier d’une réduction globale des coûts de fonctionnement.

Cependant, leur plus grand défi et leur plus grande opportunité en matière d’automatisation était le processus manuel et laborieux de laminage des tubes. Chaque refroidisseur étant un produit personnalisé, il n’existait aucune normalisation des gabarits de perçage, ce qui compliquait encore davantage le processus d’automatisation potentiel. En utilisant le système de laminage de tubes assisté Rapid Hawk, un opérateur laminait et découpait généralement manuellement des milliers de tubes, ce qui prend beaucoup de temps. Un autre défi consistait à identifier les tubes manquants, que l’opérateur devait inspecter manuellement. Trouver un trou manquant dans un lit comportant des milliers de trous revenait à chercher une aiguille dans une botte de foin. Et, comme il s’agissait d’une inspection manuelle, il était impossible de savoir combien de temps prendrait cette étape. Cela représentait un risque énorme de manquer le temps takt (qui mesure l’intervalle de temps moyen entre le début de la production d’une unité et le début de la production de l’unité suivante lorsque les articles sont produits de manière séquentielle) dans le processus de construction, ce qui pouvait entraîner des retards de livraison.

Une autre raison pour laquelle Trane hésitait à mettre en œuvre une solution automatisée pour cette application de laminage de tubes était le temps de programmation intensif du boîtier d’apprentissage que ce processus personnalisé nécessiterait. Un opérateur aurait dû consacrer plus de 80 heures à la programmation, tout en maintenant le robot hors ligne et hors production, ce qui aurait coûté du temps et de l’argent à l’entreprise. L’équipe de Trane était d’accord sur le fait que le processus de travail manuel ainsi que la programmation du boîtier d’apprentissage n’étaient pas durables, trop difficiles et exigeants en temps.

La solution

Lors de l’International Technology and Manufacturing Show (IMTS), Chicago en 2018, Doug a remarqué la capacité de programmation hors ligne de Robotmaster. Cory John, gestionnaire des ventes de logiciels chez Hypertherm, a rapidement présenté le programme et en a fait une démonstration. Leurs conversations après le salon ont finalement conduit à une réunion sur place, à l’usine n° 7 de Trane La Crosse. Pour mieux comprendre les processus de soudage robotisé, les défis et les risques, l’équipe a également consulté John Huster, Président de Sofos Robotics Co., un partenaire intégrateur Robotmaster de confiance.

Enthousiasmé par la perspective de réduire le temps de programmation sans mettre le robot hors ligne, Doug n’a pas tardé à collaborer avec Sofos Robotics pour mettre en œuvre le logiciel Robotmaster dans leurs cellules de soudage. En améliorant encore les avantages dont ils bénéficiaient déjà grâce à la mise en œuvre des systèmes robotisés, ils ont pu réduire leurs besoins en main-d’œuvre qualifiée et leurs coûts de fonctionnement. Grâce à une mise en œuvre réussie et à la collaboration avec un partenaire intégrateur expérimenté, Trane a immédiatement vu les avantages et le potentiel d’utiliser le logiciel Robotmaster dans d’autres domaines, y compris le processus de laminage de tubes. L’enthousiasme était phénoménal.

Dans le logiciel, Trane peut importer le modèle CAO de ses pièces, sélectionner les points d’extrémité des tuyaux et utiliser les trajectoires automatiques de Robotmaster pour créer automatiquement la routine de cycle. Grâce à la technologie d’optimisation de trajectoire de Robotmaster, le logiciel peut utiliser un algorithme d’ordre de trajectoire pour s’assurer que le robot emprunte la trajectoire la plus optimale entre les trous, réduisant ainsi le temps de cycle global, comme le montre la caractéristique du calcul.

Doug a déclaré : « Lorsque nous avons vu les capacités de Robotmaster, nous avons immédiatement sauté sur l’occasion. En utilisant la méthode de PHL Robotmaster, nous avons besoin de 30 minutes pour programmer la cellule de laminage de tubes, sans mettre le robot hors ligne. En utilisant une méthode avec boîtier d’apprentissage, il aurait fallu plus de 80 heures de programmation. »

Le résultat

Trane constate d’excellents résultats grâce à l’utilisation du Robotmaster. Le laminage de tubes robotisé a apporté des avantages à plusieurs niveaux. Tout d’abord, le laminage de tubes robotisé a remplacé l’une des étapes les plus laborieuses du processus de construction du refroidisseur. Leurs systèmes robotisés ont augmenté leur rendement de 50 % sans aucune erreur. Trane constate une amélioration de 38 % de son temps de cycle depuis la mise en œuvre de la solution de PHL Robotmaster.

Selon John Huster, « Le logiciel Robotmaster va au-delà de la programmation de cellules. Nous avons pu l’utiliser comme outil d’ingénierie qui nous permet de tester différentes conceptions de cellules et d’effectuer une analyse de l’espace de travail pour nous assurer que nous disposons du robot et de l’outillage adaptés à la tâche, comme le processus de laminage de tubes de Trane. De plus, nous pouvons simuler le processus avec plus de précision, ce qui nous permet de résoudre tout problème avant de le mettre en œuvre dans l’atelier de production. »

Outre les améliorations du temps de cycle, le nouveau système de laminage de tubes robotisé a créé un environnement de travail plus sûr. Lors d’un processus manuel, les opérateurs étaient exposés à des pièces de cuivre volantes provenant de la presse à détourer. Le processus automatisé a éliminé ce risque.

Enfin, Trane a été en mesure d’atténuer la pression de la pénurie de main-d’œuvre grâce à l’automatisation robotisée. Ils ont été en mesure de requalifier/développer les employés en charge du laminage de tubes à d’autres fonctions au sein de l’organisation. Selon Doug Watkins, « Notre stratégie d’automatisation est axée sur la prise en charge des longs temps de travail physiquement exigeants et la création d’opportunités pour que nos opérateurs soient plus impliqués dans les processus créatifs. Mon équipe est très créative, nous imaginons de nouvelles idées chaque semaine et cherchons des opportunités pour créer un système à valeur ajoutée pour nos clients. »

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