Samuel Barnola, Valentin Meyer et Mélina Zamoum étudiants en cinquième année spécialité génie électrique ont choisi de se spécialiser en usine du futur pour clôturer leurs enseignements à l’INSA. C’est dans ce contexte qu’ils ont réalisé, ce semestre, une machine à cocktails complètement automatisée.

 L’usine du futur ou usine 4.0 en référence à la quatrième révolution industrielle est aujourd’hui en plein développement à tel point que le terme usine du futur pourrait être remplacé par usine du présent. Ces usines de quatrième génération se veulent plus intelligentes, plus connectées, plus soucieuses de l’environnement, plus flexibles, plus tournées vers l’humain … Elles sont devenues incontournables et aujourd’hui pour rester concurrentielles, les entreprises n’ont d’autre choix que de se tourner vers ces nouvelles usines.

s’initier à la programmation d’automates et aux jumeaux numériques

C’est dans ce contexte que l’INSA Strasbourg a créé depuis quelques années un parcours usine du futur, à la demande d’industriels, dans le but de former les étudiants ingénieurs aux outils de ces nouvelles usines. Le concept d’usine du futur, ce n’est pas seulement les chaines de production que nous tentons d’automatiser pour supprimer les gestes répétitifs humain, ou pour augmenter les cadences de production. C’est aussi des technologies que nous pouvons trouver dans nos gestes du quotidien : dans ce projet de parcours de 5^ème année, les trois étudiants ont réalisé une machine à cocktails automatisée. Démarré à l’initiative de Thomas Lafont et Tedjani Mesbahi, enseignants à l’INSA de Strasbourg et responsables du parcours usine du future il y a quatre ans, ce projet a pour but d’initier les étudiants à la programmation d’automates et à la réalisation de jumeaux numériques.

Le système réel

Le système est composé :

• d’une Interface homme machine (IHM) qui permet à l’utilisateur de choisir la composition de son cocktail
• d’un Dobot qui est un bras robotique pédagogique et éducatif qui se chargera de réaliser le cocktail
• d’un automate qui est le cœur du système. Cet automate est composé de cartes d’entrée et de sortie et peut être vu comme un ordinateur dont le programme tourne en boucle pour surveiller l’état de ses entrées et activer ses sorties en fonction du programme
• d’un point de vue mécanique, le système est composé d’un distributeur de gobelet
• de pompes qui permettent de servir les liquides ainsi que de la structure globale conçue en profilé aluminium.

La première partie de ce projet consistait en la programmation de l’automate pour mettre en lien le choix de l’utilisateur sur l’IHM avec les mouvements du Dobot, l’activation et la désactivation des pompes… Pour cela, nous avons utilisé le logiciel TIA Portal de chez SIEMENS fourni avec notre automate SIEMENS. La programmation est effectuée en langage LADDER qui est un langage de programmation dédié à la programmation d’automate.
Une seconde partie de ce projet consistait en la mise à jour de la partie mécanique de la machine. Pour cela, les étudiants ont pensé et réalisé un nouveau distributeur de gobelet permettant de distribuer correctement un gobelet à la fois à partir d’une pile d’une quinzaine de gobelets. Ce nouveau distributeur a pu entièrement être conçu au niveau de la plateforme génie électrique grâce à l’impression 3D. Les systèmes de doseur de liquide ont été également remplacés par des pompes à membranes.

Démonstration du fonctionnement de la machine

Le jumeau numérique

Le jumeau numérique est une copie du système qui reproduit en temps réel le fonctionnement de la machine. Pour réaliser leur jumeaux, les étudiants ont utilisé le logiciel NX MCD, un logiciel SIEMENS. La première étape de réalisation était la réalisation de la structure mécanique. Pour cela, nous avons récupéré le travail réalisé par les groupes des années précédentes sur lequel ils ont apporté des modifications et améliorations.
La deuxième étape était la mise en mouvement du jumeau. Pour cela, nous avons lié leur programme TIA permettant de mettre en mouvement le système réel pour animer leur jumeau. Une vidéo de démonstration du fonctionnement du jumeau de la machine est disponible via ce lien : https://www.youtube.com/watch?v=PC1-E-vJhyo