Traçabilité produit :le produit a la parole

Ce qu’il y a de passionnant dans l’étude d’un système d’identification automatique c’est qu’il n’y a pas de recettes miracles. Chaque acteur impliqué dans la fabrication, le stockage et la distribution de produits doit connaître les caractéristiques de ses produits, les mettre en perspective dans son environnement et écouter l’expertise de ses fournisseurs de solutions. Tous ces acteurs connaissent à présent la valeur de l’identification de sa marchandise, de sa production jusqu'à sa vente et son recyclage. Depuis prêt de 30 ans le code à barres rempli parfaitement cette fonction d’identifier un lot à son passage sous un lecteur. Mais certaines références demandent plus qu’une identification, où il sera juste question de déterminer le lieu de stockage, la date de réception et d’expédition pour établir une facturation et une mise à jour des stocks. A présent beaucoup de produits changent d’identité au fur et à mesure des étapes de leurs chaînes de production, voir tout au long de leur progression à l’intérieur d’une filière industrielle ou d’une chaîne d'approvisionnement. Enregistrer toutes ses évolutions " in-progress " revient à établir sa généalogie. C’est à dire mettre en place une traçabilité attachée au produit. Le suivre à la trace " from cradle to grave " comme le disent les anglo-saxons. Un enjeu crucial pour l’automobile par exemple, ou chaque dysfonctionnement sur un organe de sécurité (les organes de freins, bien sûre, mais aussi les charnières d’attache de siège ou les vitres latérales…), au delà des coûts de rappel (dernièrement un défaut de siège chauffant qui avait brûlé des passagers a coûté 16 millions d’euro aux constructeurs pour le rappel des 69000 véhicules concernés) peut ruiner la réputation d’une marque tout en s’exposant à une mise en infraction législative qui se montre intraitable en imposant aux producteurs des actions opportunes proportionnées aux risques susceptibles de surgir après la commercialisation d’un véhicule. Bien entendu dans de telles situations de crise une bonne maîtrise de la communication vers le public est indispensable, dans un secteur ou le " faire-savoir " est souvent aussi important que le savoir-faire. Un bon système de remontée de l’information terrain par le biais de " Hot line " ou autres sites internet ouverts aux utilisateurs et concessionnaires faciliteront la réactivité avant une catastrophe d’une trop grande étendue. Mais en ce qui nous concerne c’est la traçabilité, voir la double traçabilité, qui prend toute son importance. La traçabilité qui lie une pièce défectueuse à son propriétaire, et celle qui doit permettre de savoir dans quelle usine a été montée la pièce incriminée, par quelle équipe et dans quelle plage horaire. Et ainsi de cibler précisément le nombre de véhicules concernés et leur destination. Bien entendu le code à barres imprimé sur une étiquette peut-être utilisé pour la traçabilité produit, mais pour certaines applications d’autres technologies sont à intégrer : Un code Data Matrix marqué directement sur le produit et relu par des outils de vision industrielle, ou non-optique ou l’information est communiqué par radio-fréquence (RFID). Marquage direct permanent En terme de normalisation le marquage d’un code Data Matrix directement sur le produit a pris de l’avance sur la technologie RFID puisque un grand nombre d’associations industrielles ont déjà étudié et publiées des directives pour définir son utilisation dans des applications données (voir liste des normes fig.1). Une reconnaissance pour ce code, libre de droit, inventé dans les années 1990 et repris par les fournisseurs de marquage et de vision qui ont largement investi en recherche et développement pour fiabiliser et mettre à profit ses performances : Sa compacité d’encodage de l’information, sa fiabilité liée à son algorithme (Reed Salomon) qui inclus une redondance de l’information qui laisse possible sa relecture même partiellement endommagé (jusqu’à 20% de détérioration). Le code Data Matrix devient une plaque minéralogique compacte, infalsifiable, robuste et fixé sur le produit. Une identification permanente reliée à une base de données centralisée qui met à jour en temps réel les données du produit à chaque passage sous une caméra. Le choix de la technologie de marquage Comment faire son choix d’une technologie de marquage qui marquera ce code bidimensionnel directement sur la pièce ? Les principales étant le laser, la micro-percussion, la gravure électrochimique et le jet-d’encre. Le premier réflexe à avoir est de rechercher les normes ou spécifications de votre secteur industriel qui pourraient vous orienter rapidement vers une ou deux options en fonction de la catégorie de produits à marquer. Les facteurs les plus importants à considérer étant la durée de vie du marquage, la composition des matériaux, les cadences de production, et les contraintes d’usure ou de détérioration à l’intérieur de son cycle de vie. Chaque procédé apportant ses avantages et limites, il est ensuite primordial d’engager, en partenariat avec les fournisseurs de technologies, une phase de marquage d’échantillons de vos pièces qui rendront compte réellement du résultat du marquage sur la pièce. Sur la base de ce rendu, restera à intégrer les composantes de vitesse et de précision de la technologie, des nuisances sonores engendrées et bien entendu de coût d’acquisition de la solution. La gravure électrochimique est un procédé utilisable pour marquer les métaux conducteurs en créant une réaction chimique entre le métal et un électrolyte traversé par un courant électrique basse tension. C’est une technologie économique mais difficile à employer dans les environnements ou la production est élevée. Par contre elle est particulièrement adaptée pour les petites séries de pièces sensibles aux contraintes mécaniques puisque qu’elle génère aucun stress, ni fragilisation de la matière. Elle est donc particulièrement adaptée aux pièces des turboréacteurs ou du secteur médical (implants, instrument chirurgicaux). La micro-percussion est une technologie qui travaille par déformation de la matière sous l’effet d’une pointe carbure en oscillation (jusqu’à 300 percussions par seconde) suivant un pilotage électronique. Elle représente un investissement faible sans utilisation de consommable. Par contre elle génère une nuisance sonore qui peut être réduit par l’ajout d’une cabine d’isolation acoustique ou dans une déclinaison de marquage par rayage sans percussions. Le résultat du marquage est très résistant à toutes contraintes mécaniques ou chimiques et n’est pas affecté par la chaleur. Elle est donc très utilisée pour les pièces mécaniques et les sous-ensemble des secteurs de l’automobile et de l’aéronautique. Le marquage Laser (YAG / CO2) applique une source de chaleur sur la pièce qui transforme son apparence et apporte un contraste pour un marquage d’une très grande finesse sur tous types de matière. Basé sur un pilotage d’un rayon lumineux orienté par un système de miroir, le marquage est réalisé à très grande vitesse avec une précision qui permet le marquage de code bidimensionnel de très petite taille (2 mm de coté). Ce qui la rend particulièrement adaptée au marquage des composants électroniques ou appareils médicaux et dans le secteur des semi-conducteurs. Par contre son investissement est élevé dans un rapport de 3 à 6 par rapport aux autres solutions. Les imprimantes à jet d’encre contiennent une tête d’impression qui propulse des gouttes d’encre à la surface de la pièce. Elle est intéressante pour les pièces en mouvement en produisant un marquage à fort contraste facilement relisible. Mais elles nécessitent un entretien régulier car les buses se bouchent, notamment lors des arrêts de production, et utilisent des consommables onéreux tels que l’encre et les solvants. Bien que des encres dites permanentes (avec l’ajout de résines ou de copolymères dans le liant) soient disponibles ce type de marquage n’est pas considéré comme permanent pour beaucoup d’applications DPM. Une panoplie de technologies prête à répondre à la traçabilité de tous types de produits à l’exception de quelques matières ou application qui demande encore des recherches avancées. C’est le cas du marquage sur le verre qui réagit mal aux impulsions laser, mais dont l’aboutissement apporterait une réponse précieuse pour les bouteilles à forte valeur, comme le champagne ou le parfum, qui en plus de la traçabilité produit apporterait une signature invisible réponse au fléau de la contrefaçon. Egalement pour le secteur de la santé qui pourrait tracer ses ampoules ou doses uniques à l’intérieur d’une " sériation de masse ". Des effets d’annonce, comme dernièrement la société Frewitt Printing et son laser Frewitt LAS, présentent des solutions pour le marquage du verre sans réellement exposer de résultats probants. Dans ce même secteur, l’identification unique du matériel hospitalier stérilisé pose problème car aucune technologie ne répond parfaitement au marquage minutieux des instruments. A première vue logiquement destiné au laser, ce procédé pourrait développer un refuge bactériologique au niveau du marquage, la micro-percussion manque de précision et la gravure électrochimique de flexibilité. A la bonne place Le choix de l’emplacement du code 2D sur la pièce a un impact direct sur sa lisibilité. Il est essentiel que ce code soit clairement visible tout au long du processus de fabrication. D’une manière générale il est conseillé aux concepteurs de produit, de prévoir une " zone claire " ne contenant pas d’aspérité, d’arrête, de bruit ou autre interférence susceptible d’être en contact avec le code. Lorsque le marquage doit être placé sur une pièce cylindrique, la taille du code doit être choisie avec d’autant plus de soin que le code risque d’être déformé et plus difficile à éclairer. Les fournisseurs de vision tels que Cognex ou Microscan recommandent que le code ne dépasse pas 16% du diamètre ou 5% de la circonférence de la pièce. De même pour les états de surface brute, il est préconisé de marquer un code dont la profondeur des cellules sera au moins 5 fois supérieures aux niveaux d’aspérités de la pièce. En toute lisibilité Le terme lisibilité est utilisé pour définir la facilité avec laquelle un lecteur parvient à lire un code. Le DPM étant un élément essentiel du processus de fabrication, si le code n’est pas lu la pièce n’est pas traitée et la chaîne de production s’arrête. Conscients de cet enjeu à " haut risque " et de la complémentarité indispensable entre le marquage et sa relecture, les prestataires de marquage s’associent aux fournisseurs de vision pour fournir des solutions globales où la problématique DPM sera traitée conjointement pour un choix de caméras et de paramétrage optimal. C’est le cas pour la société de conception de machines de marquage Technifor associé au fournisseur de vision Cognex, de SIC-marking avec le fournisseur américain RVSI, ou Mecagrav avec les anglais d’Absolute Vision. En plus de ses collaborations marquage / relecture qui mutualisent les savoir-faire pour garantir des taux de relecture de 99%, ces fournisseurs de solution clés en main, développent des systèmes de vérification qui comparent la qualité marquage à un référentiel prédéterminé pour le client ou par la norme du secteur. Par exemple, pour les codes qui sont imprimés avec des cellules carrées, la norme de vérification de l’AIM est appropriée pour contrôler le niveau de contraste, l’épaisseur de l’impression, et la non-uniformité des axes. Pour l’automobile le référentiel AIAG est le plus approprié pour le marquage par micro-percussion avec une vérification de la constance du diamètre des impacts ainsi que leurs positions dans la matrice du code 2D. Cette phase de vérification, couplée à une alarme, réduit les coûts associés au rejet de série de pièces dont le code est illisible en stoppant instantanément la première pièce mal marquée en attendant les actions correctives sur le poste de marquage. Certains indicateurs pouvant être fournis au service maintenance pour anticiper l’entretien préventif. Pour la plupart des applications une seule vérification au cours du cycle de production est suffisante pour une exploitation de l’identification automatique des phases hors production à l’extérieur de l’entreprise. Cette association marquage / relecture facilitera également le choix du lecteur et de son éclairage en fonction du marquage obtenu qui de toutes les façons aura un contraste inférieur une impression sur une étiquette. Mais l’objectif reste identique obtenir un taux de relecture optimale en choisissant une caméra optique avec un capteur (CCD ou CMOS) qui compensera le mieux les imperfections de contraste, de non-uniformité ou de déformations du code. Le second critère étant la vitesse d’acquisition qui ne doit pas ralentir la production. Il existe 3 configurations de lecteurs : en poste fixe, de présentation et les douchettes. Les lecteurs " poste fixe " identifient les pièces qui sont automatiquement présentées sous la caméra. Un capteur externe, ou un encodeur qui connaît en permanence la position de la pièce, donne l’ordre au lecteur de procéder à l’identification. Selon les applications les lecteurs poste fixe utilisent soit une source d’éclairage intégrée, soit une source externe adaptée aux spécificités de l’application. Ils font souvent parti d’un réseau de lecteurs la plupart du Ethernet ou ModBUS :TCP. Dans le cas des lecteurs de présentations c’est l’opérateur qui présente la pièce sous la focal du lecteur en mode lecture continu et fixé à un point de contrôle. Les lecteurs portables sont adaptés lorsque la manipulation des pièces n’est pas automatisée ou lorsque la dimension des pièces varie fortement. Ils sont également utilisés sur des sites multi-produit, aux postes de contrôle qualité et dans les zones logistiques. La RFID en ligne de mire Le marquage direct est un grand pas en avant pour la traçabilité d’une pièce parce qu’elle greffe aux composants son identifiant unique. A présent bordé par des normes et spécifications fournies par les organisations industrielles, son déploiement va se faire rapidement sur de nombreuses pièces critiques. A titre d’exemple le secteur aéronautique estime que 5000 pièces par avion 777 devront être marquées et tracées de leur fabrication à leur remplacement en phase maintenance. Dans le secteur de la Défense, l’armée américaine vient de figer un plan UID (Unique IDentification) ou chaque achat de matériel d’une valeur supérieure à 5000$ devra être livré marqué avec un code Data Matrix de façon à améliorer son efficacité logistique, la maîtrise et la disponibilité de ses actifs, tout en lui fournissant les outils de planification de ses programmes de maintenance. La RFID bien qu’encore en phase de lancement, avec toutes les difficultés de normalisation et de prix de revient que rencontre cette nouvelle technologie d’identification par radio fréquence, par sa capacité de lecture et d’écriture promet un autre progrès pour les pièces : porter sur elles leurs données généalogiques plutôt que de les rendre disponibles par lecture optique pour la mise à jour d’une base de données centralisée. Sans avoir besoin d’être exposée au champ de vision d’une caméra, elle combine l’avantage du DPM, de contenir une grande quantité de caractères, en lui adjoignant une possibilité d’ajout ou de mise à jour des données au fur et à mesure de ses étapes de production. Comme un système d’identification par codes, la RFID nécessite un lecteur et une étiquette (tag), attachée ou insérée dans le composant à tracer, qui communiquent par radio-fréquence entre un émetteur et un récepteur. Cet émetteur contient les informations d’identification qui pourront être fixées sur tous types de produits, d’un châssis de voiture, à une palette de marchandise ou tous contenants réutilisables (conformément à la réglementation du 1° janvier 2005). Dans ce cas d’application les contenants sont repérés individuellement et suivis au cours de leurs cycles grâce au déploiement sur le terrain de moyen de collecte de données. Les opérations de transfert sont ainsi tracées et les stocks mis à jour en temps réel. Les informations collectées sont remontées sur une base de données centrale ou redistribuées vers des acteurs de la chaîne logistique concernés. Ce suivi informatique des flux, à partir de données fiables et partagées, autorise un travail en flux tendu et une optimisation de toutes les étapes des cycles. Flux tendu et Just-in-time Pour la traçabilité des produits industriels, s’est actuellement dans le secteur de l’automobile que les premières applications semblent les plus abouties notamment avec les solutions mises en place chez plusieurs constructeurs (Ford, Toyota UK, Johnson Controls) par la société américaine Escort Memory Systems, relayée en Europe par Datalogic. A titre d’exemple de réussite, le cas de la traçabilité des sièges automobile de l’équipementier Johnson semble la plus proche de ce que sera " la règle de l’art " RFID dans les années à venir. Cette société a mis en place la méthode de production japonaise du Just-in-time qui limite la quantité des stocks au minimum nécessaire pour sa production. Avec ce système, le fabricant ajuste ses 10 livraisons quotidiennes de sous-ensembles en fonction de ses commandes qu’il reçoit électroniquement toutes les heures. Le choix des ensembles en fonction des commandes aurait pu être traité par un système code à barres mais l’environnement industriel de production rendrait faillible cette solution ou les étiquettes auraient pu être endommagées. La société s’est donc orientée vers une puce électronique fixée sur l’armature du siège dès sa réception. A chaque opération d’habillage de l’armature, des antennes positionnées tout au long des convoyeurs ajoutent les données de contrôle à l’intérieur de la mémoire de la puce ou l’orientent suivant son identifiant directement vers des étapes de personnalisation liées à sa commande. A cette étape, la lecture de l’étiquette indique à l’opérateur les modes opératoires, outillage et accessoires à monter sur ce siège " unique " dans une ligne de production commune. La dernière antenne de la ligne servant de check point final avant chargement. L’expédition déclenchant instantanément la mise à jour des stocks des composants utilisés pour le siège. Au travers de ce " cas d’école ", les avantages de la RFID sur un produit manufacturé deviennent évidents : flexibilité de production sur une ligne de production commune pour différents produits, gestion en temps réel, et sécurité de production pour des opérateurs qui sont automatiquement guidés et contrôlés dans leurs taches à réaliser. L’identification automatique donne la mémoire aux produits. A vous de les faire parler.

Liste des normes spécifications techniques par secteur d'activités Normes Internationales: ISO/IEC 16022 : Spécification des codes barres – Data Matrix ISO/IEC 15415 : Spécification des tests de qualité d’impression des codes barres – symboles bidimensionnels. Normes automobile du groupe AIAG : B-1 : Norme relative aux codes barres B-4 : Norme relative à l’identification des pièces et aux applications de traçabilité B-13 : Présentation technique des symboles 2D B-14 : Directive sur l’utilisation des symboles 2D avec les étiquettes B10 B-17 : Directive sur le marquage direct en 2D des pièces Normes aéronautique de l’ATA et de son groupe IAQG : ATA Spec 2000 - Chapitre 9 : Identification et capture de données automatisées AS9132 Data Matrix (2D) : Normes d’encodage d’un code 2D – Data Matrix pour le marquage des pièces Normes du département de la défense américain (DoD) : MIL-STD-130 : Marquage d’identification de la propriété militaire Normes du secteur électronique (EIA : Electronics Industry Association) EIA 706 : Marquage des composants EIA 802 : Marquage des produits Normes aérospatial de la NASA : NASA-STD-6002 : Application des symboles d’identification Data Matrix sur les pièces de l’aérospatial NASA-HDBK-6003 : Application des symboles d’identification Data Matrix sur les pièces de l’aérospatial à l’aide de la technologie de marquage direct des pièces (DPM) Normes de l’association Semi-conducteur (SEMI): SEMI T2-0298E : Marquage des wafers avec un code Data Matrix SEMI T10-0701 : Méthode de test pour l’évaluation de la qualité d’un code Data Matrix