Digital Twin, un élément qui manquait cruellement ! L’ère des transformateurs : les « jumeaux numériques » sont déjà là De nouvelles approches du travail

Peut-être que tous ceux qui ont regardé les films Terminator ou Matrix se sont demandé quand l’intelligence artificielle fera partie de notre vie quotidienne et si les humains et les robots pourront coexister en paix et en harmonie. Cet avenir est bien plus proche que vous ne le pensez. Aujourd'hui, nous allons vous parler d'une technologie telle que « jumeaux numériques", qui est déjà largement utilisé dans l'industrie et fera peut-être bientôt partie de notre vie quotidienne.

Qui sont les jumeaux numériques ?

C’est une erreur de croire que le terme « jumeaux numériques » fait référence aux robots et à l’intelligence artificielle sous l’apparence d’une sorte de créature humanoïde. Le terme lui-même est actuellement appliqué principalement à la production industrielle. Le concept de « jumeaux numériques » est apparu pour la première fois en 2003. Le terme est entré en vigueur après la publication d'un article de Michael Greaves, professeur et directeur adjoint du Center for Lifecycle Management and Innovation du Florida Institute of Technology, « Digital Twins: Manufacturing Excellence Based on a Virtual Prototype Factory ». Le concept lui-même a été inventé par un ingénieur de la NASA qui était un collègue du professeur.

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À la base, les « jumeaux numériques » sont un concept qui combine l’intelligence artificielle, l’apprentissage informatique et logiciel avec des données spécifiques pour créer des modèles numériques vivants. Ces « jumeaux numériques » sont constamment mis à jour au fur et à mesure que les prototypes physiques évoluent.

Où les jumeaux numériques obtiennent-ils leurs données pour se mettre à jour automatiquement ?

La copie numérique, comme il sied à l’intelligence artificielle, apprend et s’améliore constamment. À cette fin, un jumeau numérique utilise les connaissances des humains, d’autres machines similaires, ainsi que des systèmes et environnements plus vastes dont il fait partie.

Michael Greaves a proposé ses trois exigences auxquelles les « jumeaux numériques » doivent répondre. Le premier est le respect de l’apparence de l’objet original. Vous devez comprendre que c'est pareil apparence– il ne s'agit pas seulement de l'ensemble du tableau, mais aussi de la correspondance des parties individuelles avec le véritable « jumeau ». La deuxième exigence est liée au comportement du double lors des tests. La dernière chose, et la plus difficile, concerne les informations reçues de intelligence artificielle sur les avantages et les inconvénients d'un produit réel.

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Comme le souligne Michael Greaves, lorsque les copies numériques ont été introduites, même le critère de similitude superficielle était considéré comme difficile à atteindre. Aujourd’hui, dès qu’un jumeau numérique est identique dans les premiers paramètres, il peut déjà être utilisé pour résoudre des problèmes pratiques.

Pourquoi avons-nous besoin de jumeaux numériques ?

Des copies numériques sont créées pour optimiser les performances des prototypes physiques, des systèmes entiers et des processus de production.

Selon Colin J. Parris, Ph.D., vice-président de la recherche logicielle au GE Global Research Center, les jumeaux numériques sont un modèle hybride (à la fois physique et numérique) créé spécifiquement à des fins commerciales spécifiques, par exemple prédire les pannes, réduire la maintenance. coûts, éviter les pannes imprévues.

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Colin J. Parris précise que lorsque l'on parle de « jumeaux numériques », ce système fonctionne en trois étapes : voir, penser et faire. L’étape « voir » consiste à obtenir des données sur la situation. Il existe deux types d'informations : les données opérationnelles (par exemple le point d'ébullition) et les données environnementales. L'étape suivante, que Colin J. Parris appelle conventionnellement « réfléchir », est due au fait qu'à ce stade, le « jumeau numérique » peut fournir des options pour diverses demandes sur la meilleure façon d'agir dans une situation donnée ou quelles options sont préférables pour des fins commerciales. L'intelligence artificielle utilise pour l'analyse, par exemple, des informations historiques, des prévisions de revenus et de dépenses et propose plusieurs options basées sur les risques et la certitude que ces propositions peuvent les réduire. Dernière étape– « faire » – est directement lié à la mise en œuvre de ce qui doit être fait.

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Avec l’aide de « jumeaux numériques », par exemple, peut voir du problème d’un objet physique.

En production, on n'a plus besoin de voir par exemple toute la turbine devant soi pour détecter un trou. La technologie des jumeaux numériques vous permettra de voir le problème en temps réel grâce à la visualisation informatique.

Selon Zvi Feuer, vice-président exécutif du développement logiciel chez Siemens, le jumeau numérique est une solution PLM sur la voie de l'Industrie 4.0.

Quels types de « jumeaux numériques » existent déjà ?

Comme nous l'avons dit plus tôt, les « jumeaux numériques » sont activement utilisés dans l'industrie : les jumeaux de pièces (qui sont construits pour une pièce de production spécifique), les jumeaux de produits (liés à la sortie d'un produit, leur objectif principal est de réduire les coûts de maintenance) , jumeaux de processus ( leur objectif peut être, par exemple, d'augmenter la durée de vie), jumeaux de système (optimisation de l'ensemble du système dans son ensemble).

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Selon l’agence de recherche et de conseil en haute technologie Gartner, des centaines de millions de « jumeaux numériques » remplaceront bientôt le travail humain. Certaines entreprises l'utilisent déjà. Il n’est pas nécessaire d’avoir un employé parmi le personnel qui diagnostiquerait les problèmes de production. En temps réel, grâce aux « jumeaux numériques », vous pouvez recevoir toutes les données nécessaires et être prêt à réparer les équipements à l'avance.

Qu’en est-il du « jumeau numérique » de la personne elle-même ?

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Pour ceux qui veulent avoir un ami Terminator qui pense comme vous, aide dans tout, soit un frère et un ami, nous avons de bonnes nouvelles. Selon le futuriste et technologue John Smith, un tel avenir est déjà proche. Il pense que dans un avenir proche, il y aura ce qu'on appelle agent logiciel, qui prédira à l'avance les souhaits et le comportement de sa copie réelle et réalisera certaines actions pour son double humain.

Le « Digital Twin » sera capable de faire des achats, de prendre des décisions commerciales, de participer à des activités sociales - en général, il pourra faire tout ce pour quoi nous n'avons parfois pas assez de temps.

Nous pourrons également transférer tous les travaux de routine sur notre double. De plus, selon John Smith, nos clones numériques connaîtront nos intérêts, nos préférences, nos opinions politiques et, si nécessaire, seront capables de les défendre, car ils auront un contexte historique plus complet et verront l'image moderne du monde comme un ensemble. Et même un sentiment de compassion. Par exemple, un « jumeau numérique » nous montrera de l’affection car il sera capable de deviner notre état émotionnel.

Tout cela ressemble à un scénario de film utopique. Je ressens une sorte de piège. Quels sont les inconvénients des « jumeaux numériques » ?

Les inconvénients des jumeaux numériques sont évidents. Tout d’abord, la question de notre sécurité se pose. Les clones numériques utiliseront toutes les ressources possibles pour compléter les informations nous concernant. Ce sont les algorithmes qui collectent les données des comptes. réseaux sociaux, ainsi que notre correspondance personnelle, ainsi que tous documents et dossiers qui, d'une manière ou d'une autre, nous concernent. Bien sûr, cela ne peut qu'être alarmant : comme nous l'avons déjà découvert, les « jumeaux numériques » sont capables de se mettre à jour et de s'améliorer constamment. Par conséquent, l’une des tâches principales devrait être la création d’un cadre juridique permettant de déterminer les « limites de permissivité » de l’intelligence artificielle.

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Cependant, ne paniquez pas à ce sujet. Prenons l’exemple de John Smith : il reste optimiste et estime que les « jumeaux numériques » ne remplaceront pas l’humanité. Ils deviendront simplement différentes versions d’humains qui pourront coexister pacifiquement avec nous.

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En Russie aujourd’hui, il est difficile de parler de la 4ème révolution industrielle, mais nous pensons qu’il est nécessaire d’en parler. Parmi les moteurs technologiques des entreprises industrielles de la nouvelle génération, apparaîtront les plates-formes industrielles de l'Internet des objets qui mettent en œuvre le concept de jumeau numérique.

Les analystes de Forrester définissent un jumeau numérique comme la création d'un objet physique réel sous une forme numérique abstraite qui sert d'intermédiaire pour toute communication avec un appareil réel.

Selon General Electric, l’idée d’un jumeau numérique est d’aller plus loin que le simple travail avec des modèles numériques. L'entreprise dit que Entretien se produira également en synchronisation avec le modèle numérique avec l'objet réel via des systèmes de capteurs et de communications.

L'agence d'analyse Gartner prédit que d'ici 2021, la moitié des grandes entreprises industrielles utiliseront des jumeaux numériques et que, par conséquent, ces organisations bénéficieront d'une augmentation de 10 % de leur efficacité opérationnelle.

« Les jumeaux numériques stimulent l'impact commercial de l'IoT en offrant un moyen puissant de surveiller et de gérer les actifs et les processus », déclare Alfonso Velosa, vice-président de la recherche chez Gartner. Cela passionne particulièrement notre équipe, puisque nous sommes très étroitement impliqués dans le projet SAYMON. surveillance automatisée et la gestion, y compris les systèmes d'information et l'Internet des objets. Bien sûr, la concurrence sur le marché des plates-formes de gestion de l'IoT est assez forte - littéralement toutes les grandes entreprises numériques prétendent aujourd'hui disposer de plates-formes, mais tout le monde n'a pas réussi à réaliser ses propres développements ou à acquérir une entreprise avec une solution toute faite. Souvent, une déclaration de disponibilité est un hommage à la décence - il y a une tendance technologique, il y a une déclaration d'une entreprise.

Aujourd'hui, nous ne travaillons pas encore avec des maquettes et des dessins numériques - nous sommes ouverts à des partenaires ayant une expérience dans ce domaine. À l'heure actuelle, nous collaborons avec une entreprise qui crée des copies photoréalistes d'installations industrielles et, par conséquent, un projet distinct, VIOTR, est né, combinant la puissance de l'espace numérisé avec la possibilité d'obtenir des données à partir de vrais capteurs et caméras vidéo. , la capacité de contrôler les interrupteurs, les relais et les registres dans le monde réel. Le projet VIOTR se concentre aujourd'hui sur technologies éducatives futur, mais fait essentiellement partie du concept de jumeau numérique.

C'est exactement ce que disent nos confrères de Computer Weekly : la nouvelle approche consiste à gérer les communications entre les appareils de périphérie et les systèmes internes et à refléter les changements dans le modèle virtuel de l'appareil. En d'autres termes, un jumeau numérique apparaît.

Des exemples montrent que même des opérations aussi simples que le contrôle des serrures de porte peuvent permettre de réaliser d'importantes économies d'exploitation. Dormakaba, qui fabrique des serrures de porte intelligentes, utilise le logiciel de gestion de terrain de ServiceMax depuis 2012, l'aidant à surveiller ses installations. Des données détaillées sur les performances de chaque porte aident Dormakaba et ses partenaires à gérer les bâtiments plus efficacement. Une étude récente de Vanson Bourne pour ServiceMax a révélé que les entreprises industrielles perdent 260 000 $ par heure en raison de temps d'arrêt imprévus. Prédire les échecs à l’aide de jumeaux numériques peut aider à surmonter ce problème. Le jumeau numérique peut fournir aux ingénieurs de Dormakaba l'enregistrement le plus à jour de chaque activité ou événement enregistré par les capteurs de porte, enregistre l'installation des composants et les mises à jour du micrologiciel, et peut être utilisé par l'équipe de service de Dormakaba pour déterminer la durée de vie. d'un produit avec Description détaillée journal de sécurité qui est connecté à la porte. Il est également important d'assurer une communication étroite avec les fournisseurs de pièces et de composants et la gestion du cycle de vie des produits, garantissant un niveau de contrôle et de service extrêmement clair. En utilisant la prévision des serrures numériques, Dormakaba espère réduire le nombre d'appels clients et améliorer la qualité du service. En collaboration avec Swisscom, une plateforme cloud pour la gestion des serrures a été créée. La formation des partenaires est un élément important de l’innovation et de la transformation de l’entreprise, reconnaît Dormakaba.

Dans un rapport Gartner Double digitale s aura un impact sur les modèles économiques et commerciaux, la société d'analyse fait une analogie entre la quantité de données collectées par des entreprises comme Google, Amazon et Netflix et la quantité de données que les jumeaux numériques des entreprises industrielles créeront pour surveiller en permanence les performances des équipements connectés aux systèmes de contrôle.

Les analystes préviennent que cela nécessitera encore plus de contrôle sur les composants et les mises à jour logicielles, et obligera les constructeurs automobiles à devenir des fournisseurs de logiciels. "Les opérateurs d'actifs devront ajouter des compétences logicielles à leurs équipes opérationnelles à mesure qu'ils ajouteront des actifs plus intelligents et ajouteront la propriété des logiciels et des données pour prendre en charge les contrats", préviennent les analystes.

Réseaux de neurones, jumeaux numériques, intelligence artificielle. Les technologies de l’Industrie 4.0 changeront l’industrie pétrolière au-delà de toute reconnaissance

Architectes de l'ère numérique

On considère généralement que les domaines les plus avancés technologiquement sont technologies de l'information et la biomédecine. L’attitude envers les entreprises des secteurs traditionnels, comme le laminage des métaux ou la production et le raffinage du pétrole, est complètement différente. À première vue, ils semblent conservateurs, mais de nombreux experts les considèrent comme les principaux architectes de la nouvelle ère numérique.

Les géants industriels ont commencé à automatiser les processus de production dès le milieu des années 30 du siècle dernier. Au fil des décennies, les systèmes matériels et logiciels se sont continuellement améliorés et sont devenus plus complexes. L'automatisation des processus de production - par exemple dans le raffinage du pétrole - a fait de grands progrès. Le fonctionnement d'une raffinerie de pétrole moderne est surveillé par des centaines de milliers de capteurs et d'instruments, et les approvisionnements en carburant sont surveillés en temps réel par des systèmes. navigation par satellite. Chaque jour, une raffinerie russe moyenne produit plus de 50 000 téraoctets d’informations. À titre de comparaison, les 3 millions de livres stockés dans le stockage numérique de la Bibliothèque d'État russe occupent des centaines de fois moins - « seulement » 162 téraoctets.

C’est le même « big data », ou Big Data, est un flux comparable à la charge d’information des plus grands sites internet et réseaux sociaux. L’ensemble de données accumulées représente une ressource unique qui peut être utilisée dans la gestion d’entreprise. Mais les méthodes traditionnelles d’analyse de l’information ne sont plus adaptées à cela. Travailler vraiment efficacement avec un tel volume de données n’est possible qu’avec l’aide des technologies de l’Industrie 4.0. Dans le contexte d’un paradigme économique changeant, une riche « expérience historique » industrielle constitue un sérieux avantage. Le Big Data est au cœur de l’intelligence artificielle. Sa capacité à apprendre, à comprendre la réalité et à prédire les processus dépend directement de la quantité de connaissances chargées. Dans le même temps, les entreprises industrielles disposent d’une école d’ingénieurs puissante et participent activement à l’introduction et à l’amélioration des nouvelles technologies. C'est une autre circonstance qui en fait des acteurs clés de la « nouvelle économie ».

Le meilleur de la semaine

Enfin, les industriels nationaux connaissent le prix de l’efficacité commerciale. La Russie est un pays de longues distances. Souvent, les actifs de production sont situés très loin des consommateurs. Dans ces conditions, il est très difficile de réagir rapidement aux fluctuations du marché. Les technologies traditionnelles ne permettent pas d'économiser plus d'un dixième de pour cent. Parallèlement, les solutions numériques permettent aujourd'hui de réduire les coûts jusqu'à 10 à 15 % par mois. Le fait est évident : à l'ère de la quatrième révolution industrielle, celui qui apprendra à appliquer le plus efficacement les nouvelles technologies dans le contexte de l'expérience accumulée sera compétitif.

Petr Kaznacheev, directeur du Centre pour l'économie des ressources, RANEPA: « Comme premier pas vers un système d’intelligence artificielle « intégré » dans le secteur pétrolier et gazier, on pourrait envisager une gestion et une planification d’entreprise « intelligentes ». Dans ce cas, on pourrait parler de créer un algorithme pour numériser l'ensemble information clé sur les activités de l'entreprise - du champ à la station-service. Ces informations pourraient être envoyées à un seul centre automatisé. Sur la base de ces informations, grâce à des méthodes d’intelligence artificielle, des prévisions et des recommandations pourraient être faites pour optimiser le travail de l’entreprise.

Leader de la transformation numérique

Conscients de cette tendance, les leaders industriels en Russie et dans le monde restructurent les processus commerciaux développés au fil des décennies, en introduisant dans la production les technologies de l'Industrie 4.0 basées sur l'Internet industriel des objets, l'intelligence artificielle et le Big Data. La transformation la plus intense a lieu dans l’industrie pétrolière et gazière : l’industrie se « digitalise » de manière dynamique, en investissant dans des projets qui semblaient fantastiques hier. Des usines contrôlées par l'intelligence artificielle et capables de prédire des situations, des installations qui indiquent à l'opérateur le mode de fonctionnement optimal, tout cela devient déjà aujourd'hui une réalité.

Dans le même temps, la tâche maximale est de créer un système de gestion de la production, de la logistique, de la production et des ventes qui réunirait les puits, les usines et les stations-service « intelligents » en un seul écosystème. Dans un modèle numérique idéal, dès qu'un consommateur appuie sur le levier de la buse, les analystes de l'entreprise du centre d'opérations reçoivent instantanément des informations sur la marque d'essence introduite dans le réservoir, la quantité de pétrole qui doit être extraite, livrée à l'usine et raffinée. pour répondre à la demande dans une région spécifique. Jusqu’à présent, aucune entreprise russe ou étrangère n’a réussi à construire un tel modèle. Cependant, Gazprom Neft est celui qui a le plus avancé dans la résolution de ce problème. Ses spécialistes mettent actuellement en œuvre un certain nombre de projets, qui devraient à terme devenir la base de la création d'une plateforme unifiée de gestion de la transformation, de la logistique et des ventes. Une plateforme que personne d’autre au monde ne possède encore.

Jumeaux numériques

Aujourd'hui, les raffineries de Gazprom Neft comptent parmi les plus modernes du secteur. Cependant, la quatrième révolution industrielle ouvre des opportunités qualitativement nouvelles, tout en imposant de nouvelles exigences en matière d'automatisation. Plus précisément, nous ne parlons pas tant d'automatisation que de numérisation presque complète de la production.

La base de la nouvelle étape sera ce qu'on appelle les « jumeaux numériques » - des copies virtuelles des installations de raffinage. Les modèles 3D décrivent de manière fiable tous les processus et relations se produisant dans des prototypes réels. Ils s’appuient sur les travaux de l’intelligence artificielle basée sur les réseaux de neurones. Le « jumeau numérique » peut suggérer des modes de fonctionnement optimaux pour un équipement, prédire ses pannes et recommander des délais de réparation. Parmi ses autres avantages figure la capacité d’apprendre constamment. Le réseau neuronal lui-même trouve les erreurs, les corrige et les mémorise, améliorant ainsi ses performances et la précision de ses prévisions.

La base de la formation du « jumeau numérique » est un ensemble d’informations historiques. Les usines modernes de raffinage du pétrole sont aussi complexes que le corps humain. Des centaines de milliers de pièces, des dizaines de milliers de capteurs. La documentation technique de chaque installation occupe une pièce de la taille d'un hall de montage. Pour créer un « jumeau numérique », toutes ces informations doivent d’abord être téléchargées sur réseau neuronal. Commence alors l’étape la plus difficile : l’étape de formation de l’intelligence artificielle pour comprendre l’installation. Il comprend les relevés des capteurs et des instruments collectés au cours des dernières années d’exploitation de l’usine. L'opérateur simule diverses situations, oblige le réseau de neurones à répondre à la question « que se passera-t-il si vous modifiez l'un des paramètres de fonctionnement ? - par exemple, remplacer l'un des composants de la matière première ou augmenter l'approvisionnement énergétique de l'installation. Le réseau de neurones analyse l'expérience des années passées et, à l'aide d'une méthode de calcul, exclut les modes non optimaux de l'algorithme et apprend à prédire futur emploi installations.

Le meilleur de la semaine

Gazprom Neft a déjà entièrement « numérisé » deux complexes industriels impliqués dans la production de carburant automobile : une unité d'hydrotraitement de l'essence de craquage catalytique à la raffinerie de pétrole de Moscou et une installation en activité à la raffinerie de pétrole de l'entreprise à Omsk. Des tests ont montré que l'intelligence artificielle est capable simultanément de prendre en compte un grand nombre de paramètres de ses « jumeaux numériques », de prendre des décisions et de signaler d'éventuels écarts de travail avant même le moment où le problème menace de se transformer en un problème grave.

Parallèlement, Gazprom Neft teste des solutions globales qui minimiseront l'impact du facteur humain sur l'ensemble de la production. Des projets similaires sont actuellement mis en œuvre dans les usines de bitume de l’entreprise à Riazan et au Kazakhstan. Les solutions réussies trouvées expérimentalement peuvent ensuite être étendues au niveau des grandes raffineries, ce qui créera à terme une plateforme de gestion de production numérique efficace.

Nikolay Legkodimov, responsable du groupe consultatif sur les technologies avancées chez KPMG en Russie et dans la CEI :« Les solutions permettant de simuler divers composants, assemblages et systèmes sont connues et utilisées depuis assez longtemps, y compris dans l'industrie pétrolière et gazière. On ne pourra parler de saut qualitatif que lorsqu’une couverture suffisamment étendue de ces modèles aura été atteinte. Si nous parvenons à combiner ces modèles entre eux, à les combiner en une chaîne complexe, cela permettra en effet de résoudre des problèmes à un tout nouveau niveau - en particulier, de simuler le comportement du système dans des conditions critiques et non rentables. et des conditions de fonctionnement tout simplement dangereuses. Pour les domaines où le rééquipement et la modernisation des équipements sont très coûteux, cela permettra de tester préalablement les nouveaux composants.»

Gestion des performances

À l'avenir, toute la chaîne de valeur ajoutée du bloc logistique, raffinage et vente de Gazprom Neft sera réunie par une plateforme technologique unique basée sur l'intelligence artificielle. Le « cerveau » de cet organisme sera le Performance Management Center, créé il y a un an à Saint-Pétersbourg. C'est là que circuleront les informations des « jumeaux numériques », ici elles seront analysées et ici, sur la base des données obtenues, des décisions de gestion seront prises.

Déjà aujourd'hui, en temps réel, plus de 250 000 capteurs et des dizaines de systèmes transmettent au Centre des informations provenant de tous les actifs de l'entreprise inclus dans le périmètre du bloc logistique, de raffinage et de vente de Gazprom Neft. Chaque seconde, 180 000 signaux arrivent ici. Il faudrait environ une semaine à une personne rien que pour consulter ces informations. Le cerveau numérique du Centre le fait instantanément : il surveille en temps réel la qualité des produits et la quantité de produits pétroliers tout au long de la chaîne - depuis la sortie de la raffinerie jusqu'au consommateur final.

L'objectif stratégique du Centre est d'augmenter radicalement l'efficacité du segment en aval, en utilisant les technologies et les capacités de l'Industrie 4.0. Autrement dit, il ne s'agit pas seulement de gérer les processus - cela peut être fait dans le cadre de systèmes traditionnels, mais de rendre ces processus plus efficaces : grâce à l'analyse prédictive et à l'intelligence artificielle à chaque étape de l'entreprise, en réduisant les pertes, en optimisant les processus et en évitant les pertes.

Dans un avenir proche, le Centre devra apprendre à résoudre plusieurs problèmes clés qui affectent l'efficacité de la gestion des entreprises. Cela implique de prévoir l'avenir 60 jours à l'avance : comment le marché se comportera dans deux mois, quelle quantité de pétrole devra être traitée pour satisfaire la demande d'essence à l'heure actuelle, dans quel état se trouvera l'équipement, si le les installations seront en mesure de faire face à la charge à venir et si elles ont besoin de réparations. Dans le même temps, au cours des deux prochaines années, le Centre doit atteindre 50 % de sa capacité et commencer à surveiller, analyser et prévoir la quantité de réserves de produits pétroliers dans tous les dépôts pétroliers et complexes de ravitaillement de l'entreprise ; V mode automatique surveiller plus de 90 % des paramètres de production ; analyser la fiabilité de plus de 40 % des équipements de transformation et élaborer des mesures pour prévenir les pertes de produits pétroliers et la diminution de leur qualité.

D'ici 2020, Gazprom Neft se fixe pour objectif d'atteindre 100 % des capacités du Performance Management Center. Parmi les indicateurs évoqués figurent l'analyse de la fiabilité de tous les équipements, la prévention des pertes en qualité et en quantité des produits et la gestion prédictive des écarts technologiques.

Daria Kozlova, consultante senior chez VYGON Consulting :« En général, les solutions intégrées apportent des avantages économiques significatifs à l'industrie. Par exemple, selon les estimations d’Accenture, l’impact économique de la numérisation pourrait s’élever à plus de 1 000 milliards de dollars. Par conséquent, lorsqu’il s’agit de grandes entreprises verticalement intégrées, la mise en œuvre de solutions intégrées est tout à fait justifiée. Mais cela se justifie également pour les petites entreprises, car une efficacité accrue peut leur permettre de libérer des fonds supplémentaires en réduisant les coûts, en augmentant l'efficacité de la gestion du fonds de roulement, etc.

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Sur le site de l'éditeur : Fin mai s'est tenu à Moscou le forum Siemens PLM Connection dont les principaux thèmes étaient la création d'un jumeau numérique, l'impression 3D, l'Internet des objets et l'augmentation de la compétitivité des produits russes.

Notez que le terme jumeau numérique dans les publications en langue russe est traduit à la fois par « jumeau numérique » et « jumeau numérique ».

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Cinq étapes pour créer une entreprise numérique

« Une fois que vous avez créé et optimisé ces processus, vous pouvez les intégrer, connecter vos fournisseurs et adopter une approche holistique pour développer votre entreprise. De plus, cela offrira l'opportunité de créer un jumeau numérique de votre entreprise, qui vous permettra de simuler son fonctionnement afin d'identifier de manière proactive les goulots d'étranglement, par exemple là où des excédents sont créés ou là où des retards sont attendus », a déclaré Jean Luca Sacco, directeur du marketing pour Siemens PLM Software dans la région EMEA. – Cela ressemble à de la science-fiction, mais c’est déjà tout à fait réalisable. Il suffit de suivre cinq étapes et un jumeau numérique peut aider votre entreprise.

La première étape est le développement du produit, illustre Jean Luca Sacco dans exemple réel l'un des produits créés par Siemens lui-même, réutilisant autant que possible ses générations précédentes et soumis à des tests ultérieurs sans créer de prototype physique de toutes ses propriétés, y compris le chauffage, le refroidissement et la protection électromagnétique. « Notre spécialité est de développer des produits basés sur une approche systématique basée sur un jumeau numérique riche en informations du produit, qui est stocké dans l'environnement de collaboration Teamcenter afin que tous les participants au développement y aient accès », a-t-il déclaré.

La deuxième étape, le développement de la technologie de production, implique la modélisation non pas du produit lui-même, mais des opérations de production. « Grâce au système Plant Simulation, nous simulons toutes les opérations de production avant de créer un lieu de travail afin d'anticiper toutes les difficultés à l'avance. De plus, cela s'applique non seulement à un lieu de travail, mais à l'ensemble de l'usine dans son ensemble. Cela permettra d'optimiser les flux de matériaux, la consommation d'énergie et de simuler les processus de production bien avant le début de l'investissement dans la construction d'un atelier », a déclaré Jean Luca Sacco et a présenté un exemple montrant comment le modèle peut être utilisé pour éviter une courbure dangereuse du travailleur. colonne vertébrale lors de l'assemblage.

La troisième étape, la préparation et le lancement de la production, implique l'utilisation d'un autre jumeau numérique, cette fois pour les processus et équipements techniques. Selon Jean Luca Sacco, Siemens est la seule entreprise au monde à pouvoir proposer un système d'ingénierie informatique intégré permettant de créer un jumeau numérique complet, incluant toutes les disciplines comme la mécanique, l'électricité et les logiciels, pour tout tester avant le début de la production. Il a souligné l’importance d’intégrer toutes les composantes d’un tel double : « Après tout, dans la vie, tout est lié. Nous concevons un produit, sur cette base nous développons un processus, et les caractéristiques du processus technique imposent des exigences pour le développement du produit.

La quatrième étape, la production du produit, est également mise en œuvre à l'aide d'un jumeau numérique. En effet, sans cela, il est impossible de créer un véritable horaire de travail afin, par exemple, de déterminer les pertes de temps et d'optimiser les processus de production. Traditionnellement, cela nécessitait de nombreuses instructions papier, ce qui était inefficace et sujet aux erreurs, mais la modélisation numérique permet de créer l'ensemble parfait d'instructions pour la production et l'assemblage d'un produit. Jean Luca Sacco a expliqué qu'une telle solution est globale, qu'elle couvre toutes les ressources de l'entreprise, telles que les personnes, les matériaux, les équipements, les machines, et qu'avec l'aide d'un jumeau numérique, elle permet de gérer la production. Informations électroniques transmis à l'opérateur à ce moment-là. quand il a besoin d'elle. Sur le lieu de travail, il peut utiliser la technologie de réalité augmentée et mieux comprendre ce qu'il doit faire avec la pièce entrante et ainsi minimiser les erreurs lors de l'assemblage. Mais même si des erreurs surviennent, la comparaison du produit réel avec son jumeau numérique les éliminera. "Cette approche supprime les murs qui ont toujours existé entre les designers et les ouvriers, et permet ainsi d'améliorer significativement la qualité des produits", a déclaré Jean Luca Sacco.

La cinquième étape, la maintenance, deviendra plus efficace si vous utilisez une solution qui vous permet de collecter et d'analyser les informations générées par le produit lors de son fonctionnement.

Pour mettre en œuvre ces cinq étapes, Siemens propose une suite logicielle d'entreprise numérique, comprenant Teamcenter, NX, Tecnomatix et autres, qui prend en compte les processus de la chaîne de production de diverses industries. Selon Jean Luca Sacco, cette solution montre l'état du produit à toutes les étapes - depuis l'idée initiale jusqu'à l'utilisation par le consommateur, le tout dans un environnement unique. Dans le même temps, à chaque étape, les gens utilisent le travail de leurs collègues, bénéficiant du fait qu'ils disposent de données non seulement sur l'étape en cours, mais également sur toutes les étapes précédentes et suivantes.

réalités russes

Malgré toutes les difficultés, nos entreprises créent des produits innovants complexes, résolvant des problèmes qui n'avaient pas été résolus auparavant. A titre d'exemple, Viktor Bespalov a cité plusieurs développements. Ainsi, lors de la création d'un nouvel avion de transport Il-76, un modèle numérique a été construit et un seul espace d'information, couvrant l'organisation mère - Design Bureau du nom. Ilyushin et les fournisseurs.

Lors du développement du nouveau tracteur KamAZ-5490, la modélisation de presque tous les processus d'assemblage a été réalisée avant le début de la production, ce qui correspond au concept Siemens, et lors de la création du nouveau moteur PD-14, en cours de test, son intégralité numérique Un modèle a été développé, utilisé non seulement dans la production, mais aussi dans les services technologiques.

Dans le même temps, a souligné Viktor Bespalov, les entreprises russes doivent résoudre de nombreux problèmes. Ainsi, en raison de la complexité croissante des produits, les méthodes traditionnelles de décomposition des produits cessent de fonctionner. Par conséquent, la gestion des exigences et le respect des normes de certification doivent être abordés dès les premières étapes.

Apporter des changements pendant le développement et au-delà reste un défi. L'utilisation de la modélisation numérique et diverses méthodes Cependant, la complexité de cette tâche suggère qu'il reste encore du travail à faire. Il existe des problèmes de gestion des ressources associés à l’interaction entre PLM et ERP.

Victor Bespalov : « Malgré toutes les difficultés, la majorité de nos clients russes
prévoit d'étendre l'utilisation des produits Siemens PLM Software.

Il existe également des problèmes nationaux. Nos entreprises opèrent non seulement localement, mais elles pénètrent les marchés mondiaux, ce qui est impossible autrement. Viktor Bespalov a cité les données obtenues auprès d'une société holding aéronautique russe et de ses concurrents étrangers, qui montrent que notre entreprise consacre presque deux fois plus de temps qu'elle à la mise au point de sa production. Selon lui, il s'agit d'un signal alarmant indiquant que les entreprises occidentales commercialisent leurs produits beaucoup plus rapidement. Fabricants russes il faut essayer de réduire ces pertes.

Pour ce faire, nos entreprises doivent utiliser des technologies qui les rendent compétitives. À cet égard, Viktor Bespalov estime qu'il est nécessaire de réfléchir attentivement au choix des technologies : « Je suis catégoriquement en désaccord avec les déclarations récentes de certains développeurs russes à propos de la politique de substitution des importations, qui soulignent que les systèmes PLM russes sont 80 % répondent aux exigences de nos entreprises. Que faire des 20% restants ? Comment nos entreprises nationales pourront-elles être compétitives dans une telle situation ? Comment faire face à des acteurs mondiaux déjà équipés de technologies modernes ?

En réponse à ces questions rhétoriques, Viktor Bespalov a cité les résultats d'une enquête auprès des clients russes, qui montrent. que malgré toutes les difficultés, la plupart d'entre eux envisagent d'étendre l'utilisation des produits Siemens PLM Software.

Apparemment, l'attention que le bureau russe accorde aux exigences des clients joue un rôle important à cet égard. D'ailleurs, on ne parle plus aujourd'hui de conception de dessins, mais d'exigences fonctionnelles. Lors de la dernière conférence, la prise en compte des exigences du Bureau d'études qui porte leur nom a été évoquée. Sukhoi et ASTC portent le nom. Antonov dans le système CAO NX.

Ce travail se poursuit pour d'autres produits, notamment, l'intégration du système CNC Sinumetrik et NX CAM a été renforcée pour combiner les mondes réel et virtuel, l'intégration de NX et Fibersim pour les programmes aéronautiques a été améliorée, le système de gestion des coûts produit a été amélioré. a été adapté aux méthodologies russes de calcul des coûts, et les systèmes Teamcenter et Test ont été intégrés pour le processus de vérification des exigences de bout en bout.

Ce sujet inquiète les utilisateurs russes. Michael Rebruch, directeur du développement NX, s'est donc vu poser une question par le public sur la manière dont vous pouvez transmettre vos problèmes aux développeurs NX et influencer le développement. Ce à quoi il a répondu que l'entreprise continue de coopérer avec les clients en Russie, en écoutant leurs souhaits et en les prenant en compte : « Il est important pour nous de comprendre comment ils travaillent, où ils rencontrent des difficultés, et ensuite nous essaierons de les aider. » Pour sa part, Viktor Bespalov a promis qu'immédiatement après le forum, il continuerait à travailler avec les clients pour définir les exigences et créer un plan pour y répondre dans les futures versions des produits.

Une attention particulière est également portée au thème de la création d'un prototype de solution standard. « Le PLM n'est pas une technologie bon marché, c'est pourquoi les clients souhaitent obtenir rapidement de la valeur. À cet égard, au cours des quatre dernières années, nos efforts se sont concentrés sur la réduction des délais de mise en œuvre », a déclaré Viktor Bespalov.

Des modèles de données spéciaux préconfigurés, des modèles NX pour prendre en charge les systèmes de stockage unifiés, des modèles pour les processus de gestion des changements, des bibliothèques de pièces standard, de matériaux, de ressources technologiques, etc. ont déjà été créés, une méthodologie a été développée Démarrage rapide en opération. Selon les estimations de Siemens et les données des projets pilotes, le temps de mise en œuvre peut être réduit de moitié grâce au fait que près de 80 % des travaux sont couverts. solution standard, et seulement 20 à 30 % dépendent de la prise en compte des spécificités du client.

En outre, dans le cadre de la mise en œuvre de l'approche industrielle annoncée il y a plusieurs années, Siemens promeut en Russie un ensemble de solutions Catalyst préconfigurées pour l'industrie, qui incluent les meilleures pratiques et processus de base pour diverses industries, telles que la construction navale, l'automobile, la mécanique. ingénierie, électronique, énergie, etc. Selon Victor Bespalov, ces solutions permettent d'introduire de nouvelles solutions dans les processus existants de manière à réduire l'écart entre les technologies avancées et ce que l'entreprise utilise réellement.

Les présentations des clients russes ont montré comment nous mettons en œuvre les technologies Siemens répertoriées. Ainsi, Vasily Skvorchuk, chef du département informatique d'Ural Locomotives LLC, a déclaré que lors du lancement de la nouvelle production de trains électriques Lastochka, il avait été décidé de créer un système d'automatisation complet dans l'entreprise, comprenant Teamcenter, NX CAD/CAM/CAE de Siemens, système ERP russe biélorusse Omega (russe-biélorusse) et « 1C : Manufacturing Enterprise Management ».

Vasily Skvorchuk : « Maintenant, de manière intégrée système d'entreprise emploie environ 1 100 personnes"

Ural Locomotives LLC, une coentreprise avec Siemens, a été créée en 2010. "À partir de ce moment, le développement rapide des technologies de l'information a commencé dans notre usine", a déclaré Vasily Skvorchuk, ajoutant qu'environ 1 100 personnes travaillent désormais dans le système d'entreprise intégré, et la direction peut suivre l'avancement des travaux sur le panel du manager, qui reçoit toutes les informations de base. Grâce à ce système, tous les départements ont accès à une source unique d'informations à jour nécessaires à la production d'équipements de haute qualité pour Lastochka.

L'entreprise prévoit d'utiliser un modèle électronique tridimensionnel du produit pour les pièces traitées sur une machine CNC. Un projet pilote a déjà été réalisé.

La transition vers un prototype électronique du produit est également en cours à l'usine aéronautique d'Oulan-Oude, qui développe et produit des hélicoptères Mi-8. Le directeur informatique de l'usine, Maxim Lobanov, a parlé de deux projets visant à organiser un processus numérique de préparation technologique de la production sur la base de la documentation de conception originale sous la forme d'une mise en page électronique.

Tout d'abord, pour le nouveau modèle d'hélicoptère, le projet « End Beam » a été mis en œuvre, au cours duquel l'équipement et la poutre elle-même ont été créés, puis le projet « Cargo Floor », entièrement fabriqué selon une technologie sans papier. Dans le cadre de ce projet, le processus d'assemblage des outillages a été affiné, ce qui a permis d'augmenter la précision de l'assemblage et de réduire les délais.

Selon Maxim Lobanov, dans le cadre de la transition vers les technologies sans papier, il était nécessaire d'intégrer le système Teamcenter PLM au système de planification utilisé à l'usine, ainsi que de créer un système moderne. Système d'Information pour amener l'agencement numérique sur chaque lieu de travail.

Exemples étrangers

« La production et le service forment une combinaison intéressante ; pour obtenir le maximum d’effet, il faut réunir ces éléments. Nous avons environ un demi-million d'équipements en service et la numérisation est ici très importante », a expliqué Matti Leto, directeur produit et processus d'ingénierie chez Konecranes.

Il a déclaré que le processus avait d'abord été défini, puis que la recherche d'une solution pour soutenir ces processus afin que les systèmes continuent de fonctionner pendant de nombreuses années a commencé. Une liste de plateformes a été dressée, dont ERP, CRM, etc., mais l'entreprise considère le système PLM comme le plus important du point de vue de la durabilité à long terme, car il contient des informations sur les produits. Le choix s'est porté sur Teamcenter.

À l'heure actuelle, certains systèmes ont été mis en œuvre, les autres sont en cours de mise en œuvre. Pendant ce temps, Konecranes passe au niveau supérieur de numérisation en utilisant la technologie IoT pour automatiser la maintenance des équipements et optimiser d'autres processus. A cet effet, un portail a été créé pour l'échange d'informations entre l'entreprise, les partenaires et les clients.

Le projet Internet des objets chez Konecranes démarre avec succès. Plus de 10 000 équipements sont connectés au réseau. « Le système PLM augmente considérablement la valeur de l'Internet des objets, car Les données sur les produits ainsi que les données de surveillance des équipements vous permettent de prendre rapidement des décisions éclairées », Matti Leto a partagé son expérience. « Nous pensons que l’Internet des objets est un nouveau modèle économique qui représente l’avenir. »

Le jumeau numérique comme base de la production future

« La création d'un jumeau numérique pour la gestion du cycle de vie de l'ensemble du système de production permet aux entreprises d'atteindre un nouveau niveau d'innovation », a déclaré Robert Meschel, directeur principal de la stratégie Siemens PLM Software pour Manufacturing Engineering Software, et a déclaré qu'en agissant dans cette direction, le L'entreprise développe les domaines de l'ingénierie manufacturière et de la production numérique. « Plusieurs nouveaux produits sur lesquels nous travaillons comblent désormais le fossé entre la conception et la production », a déclaré Robert Meschel.

À cela s’ajoute l’utilisation croissante de robots, désormais beaucoup plus flexibles qu’auparavant. L’impression 3D, qui jusqu’à récemment était considérée comme réservée au prototypage, commence à être utilisée dans la production réelle. Pour preuve, Robert Meschel a cité des exemples concrets issus des secteurs de l’aérospatiale, de la construction navale, de la construction mécanique et de l’automobile qui montrent que cela permet une accélération radicale : « Nous mettons à jour nos produits pour offrir à nos clients la possibilité d’utiliser cette technologie. »

Une autre approche avancée et prometteuse est la mise en service virtuelle utilisant un progiciel intégré matériel et logiciel. Selon Robert Meschel, tout cela indique que la base de la production future sera la simulation de la réalité, et qu'une condition préalable importante pour cela est un jumeau numérique - un modèle avec un haut degré de détail.

Il est également important que l’utilisation d’un jumeau numérique permette d’intégrer des calculs et des tests grandeur nature, ainsi que des modèles et des données. Selon Wouter Dehandschutter, directeur technique du produit chez Siemens PLM Software, le défi consiste ici à tirer le meilleur parti des informations créées à différentes étapes et à les relier entre elles, mais il existe désormais un certain nombre d'étapes au cours desquelles les informations d'ingénierie sont produites de manière isolée. .

Wouter Dehandschutter : « L’utilisation d’un jumeau numérique permet l’intégration de calculs et de tests grandeur nature »

Il a montré que ce problème peut être résolu en utilisant un jumeau numérique, en analysant le produit dès les premières étapes grâce à des tests virtuels, en contrôlant le jumeau et en augmentant son niveau de détail et de précision afin que les tests à grande échelle se concentrent sur la satisfaction des exigences plutôt que sur la recherche de solutions.

A titre d'exemple, Wouter Dehandschutter a cité la société Irkut Corporation, qui a appliqué cette approche lors de la conception de l'avion MC-21, en utilisant les produits LMS Imagin.Lab et LMS Amesim pour calculer le comportement du système. Dans le même temps, non seulement des pièces individuelles ont été modélisées, mais également l'interaction globale des systèmes, ce qui a permis de vérifier dès la phase de conception le comportement de l'ensemble de l'avion et, selon Irkut, de réduire la création des modèles les plus complexes. par cinq fois par rapport à la solution utilisée précédemment.

Quoi de neuf dans NX 11

Cependant, un nouveau produit est déjà disponible. C'est gratuit application mobile Catchbook conçu pour le développement. « En dessinant une esquisse à main levée sur une tablette, dont le résultat est converti en géométrie, nous pouvons ajouter des dimensions et contrôler le positionnement des esquisses. Vous pouvez également prendre une photo avec votre téléphone portable et utiliser ce système pour explorer les possibilités de ce projet », a expliqué Michael Rebruch.

Michael Rebruch parle des nouveautés de NX 11

NX 11 est accompagné d'un nouveau produit de modèle convergent qui vous permet de combiner une géométrie précise et une représentation cellulaire basée sur les bords dans un seul modèle. Selon Michael Rebruch, les clients qui l'ont déjà rencontré disent qu'il a changé la façon de travailler, ce modèle peut donc être utilisé dans la conception, les tests et de nouvelles méthodes telles que l'impression 3D et la fabrication hybride.

NX 11 inclura également la nouvelle solution Lightworks Iray+, basée sur la technologie Iray de Nvidia, conçue pour créer des images photoréalistes et comprenant une bibliothèque de matériaux et de scènes.

De plus, NX 11 vous permettra de numériser, de charger et d'interagir avec des nuages ​​de points massifs, comme dans le monde réel, pour concevoir dans le contexte de votre environnement physique.

NX 11.01 comportera nouvelle technologie optimisation de la topologie, conçue pour créer des surfaces de formes complexes, optimiser la forme, le poids, les matériaux utilisés, les dimensions et la topologie des structures tout en conservant le fonctionnement de la pièce. Cela devrait améliorer l’interopérabilité avec la fabrication additive. -->

Il y a un meilleur moyen. Identification des moyens d'améliorer l'efficacité des processus d'ingénierie et de conception technologique

Aaron Frenkel, Jan Larssen

La fabrication d’un produit est sans aucun doute la partie la plus importante de tous les processus du cycle de vie. A ce stade, les idées deviennent réalité. De plus, sans processus de conception et de fabrication coordonnés pour garantir un assemblage réussi du produit dans l’atelier, les idées resteront de beaux dessins ou ne seront pas pleinement réalisées. Pendant de nombreuses années, les méthodes de conception et de développement des processus technologiques sont restées inchangées, conservant toutes les lacunes traditionnelles qui entraînent une augmentation des coûts et des délais. Considérant qu'aujourd'hui l'innovation est devenue vitale pour la survie des entreprises de construction de machines, Siemens PLM Software a analysé les processus de pré-production afin d'identifier les moyens de les optimiser davantage. Dans cet article, Aaron Frankel, directeur principal du marketing pour les solutions d'ingénierie mécanique, et Jan Larsson, directeur principal du marketing pour l'Europe, le Moyen-Orient et l'Afrique chez Siemens PLM Software, discutent des sources d'inefficacité qui doivent être éliminées pour introduire le concept de un « jumeau numérique d’un produit » et comment cela affectera la façon dont les produits sont fabriqués.

Une belle symphonie

Si vous vous trouvez dans une entreprise moderne, vous verrez une étonnante symphonie de travail de personnes, de robots et de machines, de mouvements de matériaux et de pièces - et tout cela est fait avec une précision à la seconde près afin de respecter le calendrier. L'image s'avère tout simplement fantastique.

Mais dans les coulisses, nous verrons des processus de conception et de préparation technologique de production dépassés. Nous n’allons critiquer personne. Développer la conception d’un produit n’est pas une mince affaire en soi. La conception peut être une tâche très difficile. Dans certains cas, un produit est constitué de millions de pièces et des milliers d’employés et de partenaires travaillent à sa création, souvent dans le monde entier. De plus, dans des secteurs aussi critiques que l'industrie électronique (plus processeurs rapides, miniaturisation), l'industrie automobile (enjeux environnementaux et réduction des émissions) et l'industrie aérospatiale (respect de l'environnement et introduction de matériaux composites), il existe une volonté constante d'optimiser et d'accélérer les processus de création de nouveaux produits. Compte tenu de la grande complexité des problèmes à résoudre, la réticence à s'écarter des processus de pré-production éprouvés dans la pratique est tout à fait compréhensible. Cependant, nos clients signalent des problèmes courants dans la conception et la fabrication des produits, qui entraînent dans certains cas des retards coûteux.

Problèmes communs

L’un des plus grands défis que nous constatons est que les concepteurs et les technologues utilisent des systèmes différents. En pratique, cela conduit au fait que les concepteurs transfèrent leurs développements à des technologues qui tentent de créer processus technologiques V systèmes informatiques, auquel ils sont habitués. Dans un tel scénario - et cela arrive très souvent - les informations se désynchronisent, ce qui rend difficile le contrôle de la situation. De plus, la probabilité d’erreurs augmente.

Des problèmes surviennent régulièrement lors de l’élaboration des aménagements d’atelier. La raison en est que les plans d’étage sont généralement créés sous la forme de plans d’étage en deux dimensions et de dessins papier. Il s'agit d'un processus long et laborieux. Les dessins 2D constituent une partie importante du processus, mais ils n'offrent pas la flexibilité dont vous avez besoin. Il arrive souvent que le réagencement des équipements dans un atelier ne soit pas reporté sur le dessin. Le problème est particulièrement aigu lorsque l'on opère sur des marchés en évolution rapide (par ex. électronique grand public) lorsqu'une expansion et une modernisation continues des systèmes de production sont nécessaires. Pourquoi? Parce que les mises en page bidimensionnelles manquent d’intelligence et d’associativité. Ils empêchent les technologues de savoir exactement ce qui se passe dans l’atelier et de prendre rapidement des décisions éclairées.

Après avoir créé le tracé, un parcours technologique est élaboré. En règle générale, il passe ensuite par une étape de contrôle. C’est là un autre obstacle important à une efficacité accrue. Les technologues doivent généralement attendre que l’équipement soit installé pour évaluer ses performances. De plus, si les caractéristiques s’avèrent inférieures aux attentes, il sera alors peut-être trop tard pour développer une technologie alternative. Notre expérience est que cette situation entraîne des retards importants.

Enfin, les clients signalent deux problèmes supplémentaires survenant tard dans le cycle de pré-production. Il s'agit d'une évaluation de la performance des opérations individuelles et de l'ensemble du processus technologique dans son ensemble.

En raison de la grande complexité de la production moderne et du manque fréquent de coordination entre divers systèmes Dans la conception des processus, il est difficile d'identifier les opérations ou les zones de production spécifiques qui entraînent des retards sur l'ensemble d'une ligne. Et lorsqu'il s'agit de la fabrication proprement dite du produit, les clients signalent qu'il est généralement extrêmement difficile d'évaluer les performances et le degré de correspondance des processus réels avec ceux planifiés. Une fois de plus, le problème réside dans la grande complexité, ainsi que dans le manque de feedback entre la production, les concepteurs et les technologues.

Double digitale

Un jumeau numérique est une copie virtuelle d’un objet réel qui se comporte de la même manière que l’objet réel. Sans entrer ici dans les détails techniques de nos produits, il suffit de dire que nos outils de gestion du cycle de vie des produits (PLM) fournissent une plateforme numérique complète. Il prend en charge l’utilisation de jumeaux numériques qui modélisent avec précision les processus de conception et de fabrication de produits de bout en bout.

Qu’est-ce que tout cela signifie en pratique ? Examinons à nouveau les étapes ci-dessus et montrons les principales capacités offertes par la nouvelle approche.

Construction

NX (et d'autres systèmes de CAO) crée un modèle du produit et le transfère vers Teamcenter au format 3D JT. En quelques secondes, l'application crée des milliers de versions virtuelles différentes du produit qui correspondent exactement au produit réel. Parallèlement, pour identifier les problèmes potentiels, les technologies de traitement du Big Data, les informations de conception et technologiques (PMI) contenues dans les modèles (tolérances, ajustements, connexions entre pièces et assemblages), ainsi qu'une description de base du processus technologique sont utilisées. Cette approche a déjà été testée en pratique lors de la création de produits électroniques fabriqués par notre société. Par exemple, nous avons pu déterminer immédiatement que les trous de vis du connecteur de sortie vidéo n'étaient pas exactement alignés avec les trous de vis du PCB. Si l'erreur n'avait pas été détectée, elle aurait donné lieu à des réclamations au titre de la garantie de la part des clients : le connecteur aurait pu se détacher du circuit imprimé. L’identification précoce des erreurs de conception permet d’économiser beaucoup de temps et d’argent, tant pendant le développement technologique que pendant la production.

Processus de conception

Le jumeau numérique permet d'améliorer la collaboration des concepteurs et des technologues, d'optimiser le choix de l'emplacement et de la technologie de fabrication, ainsi que l'allocation des ressources nécessaires. Examinons un exemple de modification du processus de construction. À l'aide de notre logiciel, les ingénieurs de procédés ajoutent de nouvelles opérations à un modèle de processus 3D fonctionnel basé sur la nouvelle spécification de conception. Vous pouvez simuler n'importe quel système de production depuis n'importe où dans le monde : par exemple, des technologues à Paris préparent la production dans une usine de Rio. Disposant d'informations temporelles pour chaque opération ajoutée, les technologues vérifient si le nouvel itinéraire de processus répond aux indicateurs de performance spécifiés. Si ce n’est pas le cas, alors les opérations technologiques sont remplacées ou réorganisées. Des simulations numériques sont ensuite effectuées à nouveau jusqu'à ce que l'itinéraire de processus sélectionné satisfasse aux exigences. Le nouveau flux de travail est immédiatement disponible pour tous les développeurs pour approbation. Si des problèmes sont identifiés, les concepteurs et les technologues travaillent ensemble pour les éliminer.

Aménagements d'atelier

Lors du travail sur les maquettes, nous recommandons de créer un jumeau numérique contenant des équipements mécaniques, des systèmes d'automatisation et des ressources, clairement connectés à l'ensemble de « l'écosystème » de conception et de pré-production technologique. À l'aide d'un ensemble d'outils PLM, les étapes du processus peuvent être permutées par glisser-déposer. Il est tout aussi simple de placer des équipements et du personnel sur une ligne de production et de simuler son fonctionnement. C'est très simple, mais en même temps exceptionnel méthode efficace créer et éditer des processus technologiques. Lors de modifications de conception nécessitant l’utilisation d’un nouveau robot industriel, les spécialistes de la simulation numérique vérifient par exemple s’il est possible d’installer un robot de cette taille sans heurter le convoyeur. Le développeur de l'aménagement de l'atelier apporte les modifications nécessaires et prépare un avis de modification, sur la base duquel le service des achats achète de nouveaux équipements. Cette analyse des conséquences des changements permet d'éviter les erreurs et, si nécessaire, d'avertir immédiatement les fournisseurs.

Maîtrise des solutions de conception technologique

Lors de la phase d’inspection, le jumeau numérique est utilisé pour vérifier virtuellement le processus d’assemblage. La simulation virtuelle et l'analyse quantitative peuvent évaluer tous les facteurs associés au travail manuel lors de l'assemblage et identifier des problèmes tels qu'une posture inconfortable du travailleur. Cela permet d’éviter la fatigue et les accidents du travail. Sur la base des résultats de la simulation, des vidéos de formation et des instructions sont créées.

Optimisation des performances

Le jumeau numérique est utilisé pour la modélisation statistique et l'évaluation du système technologique conçu. Il permet de déterminer facilement si du travail manuel, des robots ou une combinaison de robots et de travailleurs doivent être utilisés. Des simulations numériques de tous les processus peuvent être réalisées, jusqu'à la consommation d'énergie d'une machine individuelle, afin d'optimiser au maximum la technologie. L'analyse montre combien de pièces sont produites dans chaque opération. Cela garantit que les performances de la ligne de production réelle correspondront à l’objectif.

Fabrication du produit

Le jumeau numérique assure un retour d’information entre le monde réel et virtuel, ce qui permet d’optimiser les processus de fabrication des produits. Les instructions technologiques sont transmises directement à l'atelier, où les opérateurs des équipements les reçoivent accompagnées de vidéos. Les opérateurs fournissent aux concepteurs des données de production (par exemple s'il y a un écart entre deux vis maintenant un panneau en place), tandis que d'autres systèmes automatisés recueillir des informations sur les performances. Ensuite, une comparaison est effectuée entre la conception et le produit réellement fabriqué, et les écarts sont identifiés et éliminés.

De nouvelles approches du travail

L'utilisation d'un jumeau numérique, copie exacte d'un produit réel, permet d'identifier rapidement les problèmes potentiels, d'accélérer la préparation de la production et de réduire les coûts. De plus, la présence d'un jumeau numérique garantit la possibilité de fabriquer un produit conçu par les designers ; tous les processus technologiques sont maintenus à jour et synchronisés ; les technologies développées s'avèrent opérationnelles et la production fonctionne exactement comme prévu. Le jumeau numérique permet de tester comment les nouvelles technologies peuvent être intégrées dans les lignes de production existantes. Cela élimine les risques découlant de l'achat et de l'installation des équipements.

L'ingénierie mécanique est l'une des branches les plus avancées de l'industrie mondiale, où des approches éprouvées mais dépassées en matière de préparation technologique de la production sont utilisées depuis longtemps. Il est temps d'apporter un esprit d'innovation qui ouvre la porte au succès dans le développement et la fabrication de produits. Il est temps d'essayer quelque chose de nouveau !