Une mise à niveau ou une nouvelle machine?

Le rétrofittage est de plus en plus une option pour rester à jour

La révision et le rétrofittage des machines ont gagné en popularité ces dernières années, surtout depuis que le développement durable est devenu une priorité pour les entreprises. De nos jours, la flexibilité dans le département de production est impérative. Les machines et les installations doivent être agrandies ou transformées pour répondre rapidement aux nouvelles opportunités du marché. Cependant, la révision et surtout le rétrofittage sont assez coûteux, de sorte que la question se pose: quand est-ce qu'ils valent la peine et quand est-il préférable d'acheter une nouvelle machine?

What's in a name?

La révision est le contrôle et, le cas échéant, la réparation des machines. Les machines sont contrôlées pour détecter les pièces endommagées, qui sont ensuite remplacées ou réparées. La révision ne vise pas à améliorer l'efficacité, mais à remettre la machine dans son état d'origine.

Le rétrofittage va plus loin: la machine répond-elle encore aux besoins du client? Le rétrofittage consiste à ajouter une nouvelle technologie ou de nouvelles fonctions à des systèmes anciens. Cela permet à un vieil équipement de répondre aux exigences actuelles. On opte pour le rétrofittage lorsqu'une machine ou ses commandes sont obsolètes mais pas encore complètement usées et que l'investissement dans une nouvelle machine reviendrait plus cher. 

Motifs de rétrofittage

Grâce à un rétrofittage bien planifié et bien exécuté, les anciennes machines peuvent être équipées des technologies les plus récentes en matière d'électricité, de commande et de sécurité. Le coût de cette opération est souvent nettement inférieur à celui d'un nouvel investissement. La modernisation permet d'équiper une vieille machine d'une technologie intelligente, ce qui permet de fournir des statistiques à un MES (Manufacturing Execution System). Non seulement la machine redevient sûre mais en plus, elle augmente sa productivité et sa disponibilité. Si la production se déroule à nouveau de manière rationnelle et sans pannes, la modernisation est rapidement rentabilisée.

Un rétrofittage est l'occasion pour le client de réfléchir à la sécurité fonctionnelle de la machine. Est-elle encore acceptable? Pour y répondre, une étude RI&E (inventaire & évaluation des risques) peut être réalisée ici dans le cadre des directives machines CE afin d'identifier les risques de sécurité et ensuite proposer et mettre en œuvre des mesures visant à les réduire.

Les avantages du rétrofittage:

• Réduction des coûts: la mise à jour d'une machine nécessite généralement moins de budget que les nouvelles installations.
• Certitude: comme il s'agit d'une machine existante, on connaît ses performances.
• Formation: une machine existante nécessite moins de changements et de formation.
• Emplacement: l'usine n'a pas besoin d'espace supplémentaire. Il n'est pas possible de mettre en service une nouvelle ligne parallèlement à une ligne existante.
• Continuité: la production peut souvent se poursuivre sans interruption.
• Maintenance: les plans de maintenance et les pièces de rechange existants peuvent être conservés.
• Écologie: le remplacement de machines bien entretenues exerce une pression inutile sur l'environnement.
• Sécurité: le risque d'accident est réduit car on évite les dommages à une machine. 

Principaux défis

Établir une analyse de rentabilité

La première question qui se pose, et la plus importante, est la suivante: upgrade or not? Élaborer l'analyse de rentabilité, qui permet de choisir entre la mise à niveau et l'achat d'une nouvelle machine, n'est pas facile et doit répondre à un grand nombre de questions difficiles.

Quels sont les investissements prévus et où sont les coûts cachés? Comment calculer le retour sur investissement si je veux également prendre en compte les avantages des nouvelles technologies et des améliorations de la machine que je souhaite mettre en œuvre?

Dans de nombreux cas, la nécessité d'une mise à niveau de la machine est liée à l'aspect électrique ou à la technique de commande

Avant d'approuver l'analyse de rentabilité, il est important non seulement de calculer les recettes, mais aussi de prendre en compte les coûts qui sont souvent cachés. Il est donc important, dès le départ, de comprendre le coût total sur la durée de vie de la machine, également connu sous le nom de coût total de possession (CTP).

Bien entendu, la détermination du coût total de possession dépend fortement des choix effectués:

1. Les coûts les plus visibles tels que l'armoire électrique et le câblage, le matériel et les pièces mécaniques.
2. Les coûts les plus sous-estimés sont le nombre d'heures consacrées à la gestion de projet, à l'ingénierie, au (dé)montage et aux logiciels.
3. Les bénéfices: pensez ici aux économies attendues et aux revenus supplémentaires potentiels.

Une planification claire en collaboration avec les fournisseurs et les parties concernées dans le cadre d'une bonne gestion garantit un démarrage réussi du projet.

Que mettre à niveau? 

En termes de matériel et de logiciel, de nombreuses technologies sont disponibles. Faut-il se contenter de moderniser les commandes ou faut-il procéder en même temps à des modifications et à des améliorations mécaniques? La phase de mise à niveau n'est-elle pas aussi l'occasion de préparer la machine à l'avenir numérique? Respectons-nous la législation en vigueur en matière de sécurité des machines?

Concrètement, nous pouvons diviser les choix en matière de mise à niveau des machines en quatre grands blocs.

Transformation électrique

Dans de nombreux cas, la nécessité d'une mise à niveau de la machine est liée à l'aspect électrique ou à la technologie de commande. Par exemple, les composants électriques ou les systèmes de contrôle ne sont parfois plus disponibles, ou les schémas électriques ne sont plus à jour.

Armoire électrique et câblage

Une nouvelle armoire peut être préparée et testée hors ligne, ce qui réduit les temps d'arrêt pour la transformation. Les modifications apportées aux armoires existantes deviennent de plus en plus complexes et on peut être confronté à un manque de place. 

Un nouveau câblage peut être exigé par la loi. Il doit être réalisé dans les règles de l'art et réduire considérablement la sensibilité électromagnétique, par exemple.

Commande de machine

Les nouveaux systèmes sont plus rapides, plus petits, plus fonctionnels et offrent des caractéristiques supplémentaires qui n'existaient pas auparavant. Examinez les possibilités de maintenance à distance par le biais d'outils matériels ou logiciels.

Environnement logiciel

Choisissez des automates compatibles avec la norme IEC 61131: il s'agit d'une norme internationale pour les contrôleurs programmables visant à rendre les projets d'automatisation indépendants de la marque et du matériel choisi.

Bus de terrain

Utilisez la communication par bus de terrain basée sur Ethernet et visez une connectivité maximale.

Transformation mécanique

Par transformation mécanique, nous entendons l'amélioration globale de la machine, l'utilisation des technologies les plus récentes, la robotisation et l'automatisation.

Robot ou pas?

La décision de robotiser est prise en fonction de paramètres tels que la vitesse, la précision et la flexibilité. Il est important d'évaluer à l'avance si un robot/cobot est la bonne solution pour le défi spécifique, ou d'opter pour une automatisation mécanique classique.

Choix de la source d'énergie

Il est difficile de comparer correctement les entraînements électriques et pneumatiques, qui doivent toujours être évalués au cas par cas. Il faut toujours peser le pour et le contre.

L'hydraulique a été utilisée pendant des décennies avec des puissances élevées. Aujourd'hui, cependant, de nombreuses industries remplacent leurs cylindres hydrauliques par des actionneurs électriques. Les fuites et/ou les défaillances des vannes, l'huile hydraulique, la consommation d'énergie, l'efficacité et la précision ne sont que quelques-unes des raisons pour lesquelles les ingénieurs et les entreprises optent pour un entraînement linéaire électrique.

Transformation numérique

La numérisation est un moyen important de renforcer la compétitivité. L'objectif est donc de produire plus efficacement, mieux et plus rapidement. Cela augmente la qualité, peut réduire les flux de déchets et permet de sécuriser les connaissances et de les transférer plus facilement.

Deux aspects importants de la numérisation sont les données et la connectivité. Les données disponibles numériquement et la connectivité permettent de rassembler en temps réel des données pertinentes provenant de différentes sources.

Au niveau de la production, cela signifie que la transformation numérique s'étend au-delà d'une seule machine. La machine seule, en tant qu'îlot, est trop limitée pour rassembler le contexte complet d'une entreprise. C'est en rassemblant de manière centralisée les données des machines, des ordres de production, des flux de matières premières, de la planification... que l'on peut créer un contexte global dans une entreprise. Les données en temps réel permettent d'agir et de réagir rapidement; l'enregistrement et le traitement des données permettent d'établir des prévisions et de réagir automatiquement à des conditions en constante évolution.

La numérisation s'effectue de manière centralisée au sein de l'entreprise, plutôt qu'au niveau des machines. Au niveau de la machine, voici ce qu'il faut prévoir pendant la mise à niveau:  

1. Connectivité: pour tout connecter, les protocoles ouverts sont le meilleur moyen de faciliter cela.
2. Préparer la machine pour l'Industrie 4.0: envisagez des algorithmes d'apprentissage automatique pour améliorer l'analyse des données en temps réel et déterminer si vous souhaitez surveiller, contrôler et enregistrer avec un MES (système d'exécution de la fabrication) plus large.
3. Machine vision et deep learning: ils permettent d'aller plus loin dans l'automatisation là où c'était auparavant impossible ou impensable, en particulier là où la variation et la flexibilité sont très élevées.
4. Sécurité: la sécurité IT est bien établie depuis de nombreuses années, mais la sécurité OT n'en est actuellement qu'à ses balbutiements.

Transformation de la conformité

La législation et les normes relatives à la sécurité des machines sont en constante évolution. Au fil des ans, la sécurité a gagné en importance. Les employeurs doivent veiller à ce que les machines soient toujours conformes à l'état actuel de la technique.

Pour beaucoup, la possibilité que la déclaration CE d'origine expire constitue un obstacle majeur à la modification d'une installation. Cependant, cela ne doit pas être un obstacle. Il est toutefois important d'avoir les bonnes connaissances et de bien justifier, valider et documenter les mesures prises.

Sans structure, le chemin entre le début du projet et la mise à niveau finale de la machine est imprévisible et tortueux

Amélioration de la sécurité

La sécurisation des installations comporte généralement cinq étapes:

1. Évaluation des risques: estimation et évaluation de tous les risques pendant toutes les phases d'utilisation de la machine.
2. Concept de sécurité: proposition de mesures de réduction des risques.
3. Conception de la sécurité: ingénierie détaillée des mesures de réduction des risques.
4. Mise en œuvre de la sécurité: réalisation de la conception de la sécurité.
5. Validation de la sécurité: vérification documentée de la bonne exécution des actions.

Le principal défi de la mise à niveau des machines en ce qui concerne la conformité et la sécurité consiste à maintenir une approche pragmatique. Il est souvent difficile, du point de vue économique et/ou de la production, de suivre à 100% les normes actuelles dans le contexte existant d'une mise à niveau. Une bonne méthode pour prendre les bonnes décisions consiste à suivre le principe ALARP (as low as reasonably practicable - aussi bas que raisonnablement possible).

Définir une stratégie concrète pour l'implémentation

Sans structure, le chemin entre le démarrage du projet et la mise à niveau finale de la machine est imprévisible et tortueux. Il est important de définir clairement les spécifications à l'avance et de valider l'analyse de rentabilité. Les modifications apportées au début du processus peuvent être 100 fois moins coûteuses qu'après la livraison.

Il est fortement recommandé de travailler selon le modèle en V (modèle de vérification et de validation). Le modèle en V est un chemin séquentiel vers le résultat final, où chaque étape doit être achevée avant de passer à la suivante. Les tests et les contrôles nécessaires sont planifiés en parallèle à chaque étape du développement. La jambe droite du V est la partie conception et réalisation, tandis que la jambe gauche est la partie spécification. Le modèle en V permet de vérifier que le résultat final est conforme à 100% aux spécifications, y compris les changements qui pourraient survenir au cours du processus.

En collaboration avec Actemium, Equans, Flanders Make, Pilz et Vintiv