Conception de produits et de processus : la voie du numérique

Comment les fabricants qui souhaitent passer à la fabrication numérique doivent-ils aborder la conception des produits et des processus ?

Voici le scénario : vous êtes un fabricant qui souhaite développer un nouveau produit et vous devrez investir dans une nouvelle chaîne pour le produire. Vous connaissez les avantages du numérique et vous souhaitez adopter une approche plus high-tech. Par où commencer ?

Si vous développez un nouveau produit et avez besoin d'une nouvelle chaîne de production, le premier principe à prendre en compte est le suivant : la conception du produit détermine la conception du processus, et non l'inverse. Le deuxième : les deux processus se déroulent simultanément, ce qui permet de réduire les délais de mise sur le marché dans une usine numérique.

Quelle est l'idée maîtresse ?

Tous les partenaires du projet (constructeurs de machines et de lignes, ingénieurs OT et IT, spécialistes de l'automatisation et de l'intégration) doivent savoir ce que vous essayez d'obtenir avec le produit, quelles fonctionnalités celui-ci doit intégrer et quels facteurs sont à l'origine de son développement. Ce n'est qu'après avoir obtenu ces informations qu'ils pourront recommander la bonne solution. 

Vous devrez également établir les processus nécessaires à la fabrication de ce produit. Décomposez cette étape en une série d'étapes individuelles. Le défi consiste à aborder l'exercice comme un problème à plusieurs niveaux : les processus informatiques et physiques doivent être spécifiés. Réfléchissez à la connectivité dont vous aurez besoin entre chacun des processus de fabrication, ainsi qu'aux données nécessaires à la traçabilité, au contrôle qualité et à la surveillance en usine. Cela permettra à vos partenaires de projet de comprendre comment les machines doivent être reliées les unes aux autres afin d'obtenir les résultats souhaités.

Visualisation virtuelle

Une fois les exigences clairement établies, un jumeau numérique de la configuration de l'usine peut être créé. Cette réplique virtuelle simule le processus de production, ce qui permet aux fabricants de réduire les risques liés aux projets, d'éviter les erreurs coûteuses et de raccourcir considérablement les délais de création et de test. Cela s'avère particulièrement avantageux dans l'automatisation, où la vitesse et la fiabilité sont essentielles. Avec les jumeaux numériques, les erreurs sont corrigées dans l'environnement virtuel, ce qui permet de gagner du temps et de réduire les coûts dans le monde réel.

Équilibrer les demandes conflictuelles

Cette étape implique des tests itératifs. Parfois, des modifications du produit sont nécessaires pour garantir une production efficace. Par exemple, un contenant à boisson à la forme créative peut nécessiter une nouvelle conception pour une manipulation plus aisée sur la chaîne. Un processus numérique permet des ajustements et des tests rapides, accélérant ainsi la prise de décision et améliorant la viabilité du produit.

La collaboration est cruciale

Le produit n'est pas le seul élément pouvant nécessiter des modifications : le processus aussi, afin de s'adapter aux modifications apportées à la conception du produit et d'optimiser les performances sur la chaîne. Votre fournisseur IT peut être en mesure d'apporter des modifications au niveau numérique, mais ne saura pas nécessairement si cela est possible dans l'environnement de production réel. C'est là que les partenaires OT et d'automatisation entrent en jeu. Comment ? En fournissant des données et des informations qui leur permettront de comprendre comment le système se comportera dans la vie réelle.

Prenons l'exemple d'une pince pour une cellule robotisée. Une pince plus légère consomme moins d'énergie et coûte moins cher, mais peut ne pas avoir la force et la précision d'une pince plus lourde. En collaborant, vos partenaires de projet doivent être en mesure de tester différents paramètres de performances dans un environnement virtuel pour déterminer la conception optimale, évitant ainsi les erreurs coûteuses en situation réelle et accélérant la mise sur le marché.

Un jumeau à vie

Une fois le produit et le processus validés numériquement, les experts OT et les constructeurs de machines les mettent en œuvre dans le monde réel. Toutefois, le jumeau numérique reste utile au-delà de cette étape :

• il reflète le système physique en temps réel.
• Il permet aux fabricants de tester de nouveaux matériaux, ingrédients ou outils dans un environnement numérique sûr.
• Il facilite la maintenance prédictive et la gestion de l'énergie.

Grâce à la surveillance continue, les fabricants optimisent leurs opérations de manière proactive au lieu de réagir face aux défaillances.

Sites vierges ou existants : quelle approche pour les projets

Tenir la cadence des tendances

• Les multinationales normalisent de plus en plus les méthodologies d'ingénierie et de conception.
• Les jumeaux numériques permettent une reproduction cohérente des processus de production sur l'ensemble des sites internationaux.
• Les données partagées garantissent l'efficacité, la qualité et l'alignement entre les différentes zones géographiques.