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Vue de dessus de l'usine Siemens Electronics à Amberg, présentant son environnement de fabrication numérique avancé.

Digital transformation : Diriger par l'exemple

Avec sa stratégie Digital Enterprise, Siemens favorise la transformation numérique industrielle pour les clients et en interne. Chez Siemens Electronics Works Amberg, un débit optimisé, des temps de cycle rapides et une sécurité forte sont déjà une réalité, powered by des solutions Digital Enterprise.

Compte tenu des 350 changements de production par jour, d'un portefeuille contenant environ 1 200 produits différents et de 17 millions de composants Simatic produits par an, environ 50 millions d'éléments de données de processus et de produits doivent être évalués et utilisés à des fins d'optimisation pour que la production à Siemens Electronics Works Amberg (EWA) fonctionne correctement. En outre, des technologies révolutionnaires comme l'intelligence artificielle (IA), l'informatique de Industrial Edge et un solution cloud permettent déjà des séquences de production très flexibles, extrêmement efficaces et fiables.

Informatique de Industrial Edge et IA pour un débit accru

« Avec Edge Computing, les données peuvent être traitées immédiatement là où elles sont générées, directement à l'usine ou à la machine », explique le Dr Jochen Bönig, responsable de la numérisation stratégique chez Siemens Amberg. C'est ce que fait EWA, par exemple, sur la ligne de production où les PCB sont fabriqués pour les composants des E/S distribuées. Mais même ici, la production n'est pas suffisamment optimisée, et ce n'est ni la faute de la disponibilité de l'usine ni de la qualité des processus. Le goulot d'étranglement se situe à la fin de la production de PCB, à la section d'inspection automatique par rayons X. Les circuits imprimés de la taille d'un ongle prennent en charge les connecteurs BUS liés aux fonctions avec diverses broches de connexion. Dans un test non intégré, les joints soudés de ces broches de connexion sont radiographiés et vérifiés pour le bon fonctionnement. Devrait-on acheter un autre appareil à rayons X pour environ 500 000€ ? (Cliquez ici pour lire un article d'expert sur le sujet sur le blog de Siemens.) L'alternative est l'intelligence artificielle. Les données des capteurs sont transférées vers un nuage via l'environnement TIA (Totally Integrated Automation), qui se compose d'un contrôleur et d'un périphérique Edge. Les experts forment un algorithme basé sur l'IA et les paramètres du processus. L'algorithme apprend comment les données de processus reflétant la qualité des joints soudés se comportent et contrôle un modèle qui fonctionne sur une application Edge à l'usine. « Le modèle prédit si les joints soudés sur le PCB sont exempts de défauts : en d'autres termes, si un test de fin de ligne est nécessaire ou non. Grâce à l'analyse en boucle fermée, ces données peuvent être immédiatement prises en compte dans la production », explique Bönig.

PCB production in an AI controlled model.

Le système d'alerte précoce empêche les mauvaises surprises

The Siemens Amberg visitor center.

L'analyse en boucle fermée et la technologie Industrial Edge sont également utilisées dans le fraisage. La broche de fraisage pour le délambrage des PCB pour Produits Simatic ne fonctionnait pas toujours correctement à cause de la poussière de fraisage, mais au départ, la cause n'était pas claire. Comme pour l'inspection automatique par rayons X, les experts de Siemens se sont appuyés sur une combinaison d'informatique Edge et d'IA pour la maintenance prédictive. L'équipe a isolé deux paramètres clairement liés aux temps d'arrêt imprévus : la vitesse de rotation de la broche de fraisage et le courant électrique requis par l'entraînement. Ces données ont été introduites dans un appareil Edge où un algorithme préentraîné a identifié les interrelations entre les anomalies dans les données de processus et les temps d'arrêt et les a réintroduites dans la production.L'application Performance Insight met les résultats à la disposition des utilisateurs dans Insights Hub (anciennement MindSphere). Les opérateurs d'usine sont maintenant informés de la situation 12 à 36 heures avant une panne potentielle du système et peuvent réagir en conséquence. Mais les données et les anomalies ne sont pas simplement stockées dans MindSphere. L'algorithme doit être mieux formé pour qu'il puisse fournir des résultats de plus en plus précis. C'est exactement ce qui se passe dans MindSphere. L'environnement de numérisation cohérent et de bout en bout d'EWA assure l'interaction transparente nécessaire entre l'automatisation, Industrial Edge et le cloud computing », explique Florian Meierhofer, expert IoT chez EWA.

jumeaux numériques et preuve de concept (PoC)

Le jumeau numérique est responsable du fait que les composants du contrôleur Simatic sont maintenant produits dans un temps de cycle cible de huit secondes. La simulation initiale promettait un temps de cycle de onze secondes. Il a également révélé que le temps de cycle de onze secondes était principalement attribuable aux modules de machines qui étaient prévus pour la ligne mais qui ne fonctionnaient pas de manière optimale dans la production proprement dite. Les experts de Siemens ont remplacé ces modules par des composants plus appropriés dans le jumeau numérique de la production. Dans la simulation suivante, le temps de cycle cible a été atteint de manière transparente, confirmant ainsi la preuve de concept.

Chez Siemens Electronics Works Amberg, les solutions matérielles et logicielles, la communication industrielle, la cybersécurité et les services sont coordonnés de manière optimale. Les séquences de production sont fluides, grâce à une intégration horizontale et verticale cohérente de bout en bout. Cela fait d'EWA un excellent exemple d'entreprise numérique Siemens qui continuera de montrer constamment la voie à la future transformation numérique.

Siemens Electronics Works Amberg (EWA)

Siemens Electronics Works Amberg (EWA) a été fondée en 1989 et fabrique des produits qui incluent des contrôleurs logiques programmables Simatic (PLC). Chaque année, l'usine fabrique environ 17 millions de produits Simatic, ce qui signifie qu'un produit est expédié chaque seconde. Plus de 1 000 variantes de produits y sont fabriquées. Ils sont utilisés pour contrôler les usines et les machines et automatiser les installations de production, ce qui permet d'économiser du temps et des coûts et d'améliorer la qualité des produits.Les processus de production chez Amberg lui-même sont également contrôlés par environ 2 800 composants Simatic. La production fonctionne sur une base largement automatisée, 75 % de la chaîne de valeur étant gérée indépendamment par des machines et des robots. Dans n'importe quelle période de 24 heures, les produits sont préparés pour être expédiés à environ 60 000 clients dans le monde entier. EWA fabrique selon une norme de qualité de 99,9990 %. Grâce à une qualité de travail durable et à une intégration complète des données, cette réalisation établit une référence pour la production industrielle.

Siemens Electronics Works Amberg facility.