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Intelligent Motion Control Platform for Smart Mechatronic Systems

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Des algorithmes embarqués qui conçoivent des équipements industriels et de soins de santé plus rapides et plus précis

Un système intelligent identifie les défauts de performance, puis modifie les paramètres de contrôle pour améliorer la précision et la production.

Économie numérique
Technologies industrielles

Aujourd’hui, la plupart des équipements utilisés pour effectuer des tâches de routine ou pour fabriquer des produits communs, sont des systèmes complexes. Ils s’appuient sur des mécanismes compliqués contrôlés par ordinateur appelés systèmes cyber-physiques. Pour apporter les améliorations attendues aujourd’hui par les clients, il faut un progrès technologique de toute la chaîne des systèmes. Cela implique des méthodes sophistiquées pour identifier en détail les comportements jusqu’au niveau de la physique. Cette quête continue s’appuie actuellement sur des outils qui évaluent et analysent de façon autonome les machines industrielles, à la recherche d’améliorations potentielles.

Des éléments modulaires conçus pour contrôler l’ingénierie système basée sur des modèles

Le projet I-MECH, financé par l’UE, a élaboré un cadre pour adopter des solutions de contrôle avancées dans des environnements industriels. L’approche choisie est connue sous le nom d’ingénierie système basée sur des modèles. Le projet a conçu onze modules de base qui (entre autres fonctions) surveillent ou contrôlent les processus industriels afin d’identifier des améliorations de manière incrémentielle. L’un des exemples porte sur les erreurs de production dans le matériel électronique. «Les ingénieurs peuvent introduire des algorithmes avancés qui apprennent quel type de perturbation est à l’origine de performances erronées», explique le coordinateur du projet Arend-Jan Beltman. «L’algorithme identifie la nature répétitive de la faute puis commence à la compenser via sa logique de contrôle.»

Trois couches pour permettre l’interopérabilité

Pour parer à la complexité des systèmes cyber-physiques, l’équipe I-MECH a identifié trois couches dans la fabrication industrielle où de tels algorithmes pourraient être applicables. Certains des modules de base de I-MECH se concentrent sur une seule couche, alors que d’autres portent sur les trois. La plus basse, dite couche d’instrumentation, ou couche 1, interagit physiquement avec le système. Les modules de base agissent à ce niveau comme des capteurs ou des actionneurs. L’équipe a développé plusieurs dispositifs de détection rapide, dont certains sont sans fil. Le niveau suivant est un bus de communication industriel qui regroupe toutes les entrées de la couche 1. Sur cette couche, les algorithmes contrôlent un mouvement de la machine précis. La troisième couche, ou couche systèmes, fonctionne comme un conteneur pour les algorithmes qui interagissent avec les fonctions système et les opérateurs pour les dispositifs de gestion d’usine. Ici, l’intelligence intégrée calibre automatiquement le système et prédit les besoins de maintenance. L’approche en couches permet des interfaces claires entre les ingénieurs ayant des compétences différentes. Les ingénieurs de la couche 3 travaillent avec un modèle de couche 2, alors que les ingénieurs de la couche 2 utilisent un modèle de couche 1. Cela soutient l’interopérabilité.

Des applications pilotes réussies

L’équipe a mis en œuvre ses modules de base dans le cadre de cinq applications pilotes qui utilisent des machines conçues par les partenaires du projet. Ces applications comprennent un transporteur de substrat générique, qui est le transporteur des imprimantes jet d’encre grand format, et un porte-plaquette 12” pour la production de semi-conducteurs. Ainsi que, par ailleurs, une machine à sachets de thé, une fraiseuse à commande numérique par ordinateur (CNC) et un robot de soins de santé, qui déplace un système à rayons X autour des patients allongés sur une table. Dans chaque cas, les systèmes ont bénéficié d’améliorations identifiées par les modules de base. Finalement, tous les modules de base et toute une chaîne d’outils seront disponibles pour les clients industriels, qui seront en mesure de sélectionner uniquement les modules dont ils ont besoin pour leur application spécifique. «Au cours du mois de septembre 2020», explique Arend-Jan Beltman, «Sioux Technologies, partenaire principal de I-MECH, a présenté la proposition finale d’un projet successeur. Il ajoutera l’intelligence artificielle à l’ensemble existant de modules de base pour les systèmes de production qu’I-MECH n’a pas pu traiter.» Plus précisément, le nouveau projet développera une quatrième couche qui facilitera l’orchestration de plusieurs systèmes dans la même usine. Les systèmes industriels intelligents qui conçoivent et affinent des dispositifs récents amélioreront l’efficacité et permettront une évolution rapide de la production.

Mots‑clés

I-MECH, modules de base, industriel, fabrication, systèmes de fabrication, systèmes cyber-physiques, ingénierie système basée sur des modèles

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