La fabrication intelligente est une fabrication durable

Le succès commence par la définition d'une stratégie de fabrication. Ce processus comprend des évaluations de première commande pour comprendre les répercussions des premières décisions sur les exigences de fabrication, notamment déterminer ce qu'il faut acheter auprès des fournisseurs, quels composants de produits sont fabriqués à l'interne, sélectionner soigneusement les partenaires et les fournisseurs et où fabriquer de nouveaux produits. Chacune de ces décisions aura une incidence directe sur le succès d'une entreprise — et le choix d'options durables est souvent la solution pour réussir à long terme.

Les stratégies d'achat peuvent changer radicalement si l'on tient compte des répercussions de la consommation d'énergie, de la consommation des ressources, de l'empreinte carbone et des pratiques de circularité. Plutôt que d'acheter les composants les moins coûteux pour les besoins fonctionnels d'un produit, les fabricants doivent équilibrer les coûts avec l'empreinte carbone associée de certains composants. Les matériaux et les composants doivent provenir d'un fournisseur qui partage un état d'esprit durable et la stratégie de transport des marchandises doit être définie dès le début. Heureusement, la numérisation et l'automatisation contribuent à réduire le fardeau de la complexité accrue de ce processus de stratégie de fabrication redéfini.

En recueillant et en analysant les données pertinentes, les décisions peuvent être prises en toute confiance. Si une plus grande capacité de fabrication est nécessaire pour un nouveau produit, la compréhension des besoins et des objectifs d'une installation dans le monde numérique peut aider à déterminer l'emplacement et la configuration des nouvelles usines afin d'équilibrer l'impact environnemental de la construction, la consommation d'énergie des lignes de fabrication et les taux de production estimés. Les KPI de Sustainability tels que l'efficacité énergétique sont plus simples maintenant que différents scénarios peuvent être évalués dans le Digital Twin.

Cette technologie permet aux décideurs de simuler tout, de l'éclairage et de la climatisation à l'impact environnemental de leur chaîne d'approvisionnement. Le fait de disposer de cette information dès le départ aide les organisations à prendre de meilleures décisions.

La prochaine étape de l'intégration de la durabilité est la conception des lignes, des processus et des usines. En construisant d'abord un modèle détaillé pour la production dans le monde numérique, les entreprises peuvent simuler différents scénarios pour optimiser le rendement dans l'environnement de l'usine.

Lorsqu'elles conçoivent dans le monde numérique, les entreprises peuvent mettre en œuvre une plus grande automatisation et rationaliser la production pour éviter les pertes d'efficacité. Une machine au ralenti, par exemple, a un coût d'opportunité de ne pas fonctionner, mais il y a une dépense opérationnelle liée à l'énergie prélevée, ce qui à son tour a un impact sur l'empreinte carbone en fonction de la source de cette énergie, réduisant simultanément les coûts d'investissement des matériaux physiques.

Le fait de faire fonctionner un moteur plus longtemps que nécessaire ou de transporter du matériel plus loin que nécessaire peut ne pas avoir d'impact majeur par produit, mais ces inefficacités s'additionnent rapidement. Les solutions durables à ces problèmes courants ne se limitent pas non plus aux environnements nouveaux. Le processus de conception s'applique également aux friches industrielles. Bien que cela puisse sembler une entreprise monumentale, elle est réalisée en réorganisant les lignes de fabrication pour intégrer plus de capacité de production dans le même espace au sol, en mettant à jour les processus et les machines pour suivre le rythme de croissance du marché ou en mettant à jour les systèmes matériels pour réduire la consommation d'énergie et en installant des infrastructures telles que des panneaux solaires ou des accumulateurs pour mieux tirer parti des sources d'énergie renouvelable.

Par exemple, le constructeur souabe de machines Hugo Beck a réussi à transformer l'industrie de l'emballage et son entreprise avec le Digital Twin. Grâce à la technologie Siemens, les ingénieurs ont utilisé le Digital Twin pour concevoir une machine qui adapte l'emballage aux dimensions du produit, optimisant ainsi les performances grâce à des simulations numériques. En raison de son innovation et de son engagement à trouver des solutions qui répondent aux objectifs environnementaux et commerciaux, Hugo Beck a réduit sa consommation d'énergie de 20 %, le temps de mise en service de 50 %, les matériaux d'emballage de 30 % et le volume d'emballage de 10 %.Dans l'ensemble, le Digital Twin aide les entreprises à définir leurs besoins plus tôt et à évaluer de nombreuses possibilités différentes pour trouver des processus durables. De mauvaises stratégies d'entretien peuvent réduire le rendement global d'une usine de 5 à 20 %. En d'autres termes, l'entretien excédentaire équivaut à des dépenses excédentaires, faisant du Digital Twin un élément essentiel à l'efficacité des opérations d'usine.

La planification de la production est l'endroit où les investissements dans la numérisation ont de la valeur. L'utilisation efficiente des matériaux, des personnes et des machines rend les entreprises efficaces. C'est aussi là que commencent les simulations complètes et la validation des exigences pour faciliter la prise de décision et la sélection des partenaires de la chaîne d'approvisionnement. De plus, les organisations peuvent créer des conditions de travail plus sécuritaires, mieux former les travailleurs et investir dans l'éducation et le perfectionnement de leurs employés.

Grâce à l'analyse des données, les entreprises peuvent sélectionner des matériaux durables et optimiser l'utilisation des matières premières afin de minimiser les taux de rebut. Ils peuvent également simuler l'impact de l'utilisation de matériaux recyclés ou déterminer quels fournisseurs d'équipement peuvent offrir une efficacité énergétique et une réparabilité accrues en plus du débit et des coûts. La réduction des temps d'inactivité réduit la demande d'énergie et le coût unitaire des produits tout en contribuant à réduire l'empreinte carbone.

Comprendre quand une machine a besoin d'entretien peut aider à réduire les interruptions pendant la production. De même, les itinéraires logistiques peuvent être planifiés de manière à réduire au minimum les distances de transport et les émissions de carbone qui y sont associées, tout en permettant la flexibilité avec une gestion intelligente des stocks en cas de problème.

La planification de la production est la façon dont les entreprises peuvent construire des points de connexion pour permettre un flux de matériaux circulaire. En comprenant dès le début où les déchets inévitables seront produits, il est possible de planifier la réutilisation, le recyclage ou la réutilisation des matériaux restants.

L'exécution de la production est essentielle à l'atteinte des objectifs de durabilité, mais le suivi et l'application des processus durables peuvent être un obstacle majeur. Bien que la simulation de la production pendant la conception aide à trouver des solutions, la complexité du monde réel nécessite souvent une connexion en boucle fermée entre les systèmes numériques et physiques.

Heureusement, les solutions numériques offrent des occasions d'améliorer la qualité et les rendements. Même les fabricants expérimentés font face à des inefficacités lorsqu'ils lancent une nouvelle production, ce qui entraîne un gaspillage de matériaux, d'énergie et de temps. L'intégration de données réelles à un jumeau numérique permet une optimisation plus rapide, ce qui favorise à la fois la rentabilité et la durabilité.

Les coûts de l'énergie augmentent dans certaines régions, ce qui rend l'efficacité plus critique. Considérer l'exécution dans le cadre d'un système plus vaste peut révéler des économies de coûts et d'émissions. Par exemple, des moteurs efficaces peuvent réduire la consommation d'énergie jusqu'à 30 %, les processus à haute énergie peuvent s'harmoniser avec la production d'énergie solaire, et l'optimisation intralogistique peut réduire les déplacements inutiles en usine, réduisant à la fois la demande d'énergie et l'empreinte carbone.

Le principal fabricant de produits pour le sommeil, Pikolin, a pris sa stratégie de durabilité au sérieux en incorporant Simatic Scada et les outils de gestion de l'énergie dans sa nouvelle installation. La nouvelle usine de Pikolin intègre la production des matières premières aux produits finis, assurant une haute qualité tout en maximisant l'efficacité. Conçu pour la durabilité et la rentabilité, il répond aux normes énergétiques ISO 14001 et 50001, ce qui réduit les coûts et améliore la productivité. Grâce à leurs efforts durables, l'installation de Pikolin consomme 40 % de gaz naturel en moins et a pourtant une capacité de production supérieure de 30 %, ce qui illustre les résultats positifs de l'optimisation de l'usine.

Avec la production qui bat son plein, la prochaine étape du parcours est la surveillance. En surveillant continuellement les usines et la production, les fabricants peuvent améliorer la production de manière proactive. La maintenance prédictive des machines pour maintenir leur efficacité maximale ou détecter les problèmes avant qu'ils ne surviennent fait partie de cette stratégie d'anticipation. La façon dont cette surveillance améliore le mieux la fabrication dépend des indicateurs clés de performance clés de l'entreprise, mais certains des indicateurs les plus courants sont la consommation d'énergie pour l'analyse des machines, des lignes et de l'usine, les flux de matières et l'utilisation des ressources, et la sécurité des travailleurs.

L'automatisation peut limiter les mouvements non ergonomiques des employés afin de les éloigner des processus dangereux. Mais en même temps, la robotique en usine doit être sécuritaire pour les travailleurs sur le plancher. Toutes les tâches automatisées ne peuvent pas être entièrement séparées et la surveillance des conditions de travail dangereuses sera inestimable à mesure que les usines deviendront plus efficaces et durables.

Le dernier changement sur la voie de la production durable est l'optimisation. C'est là que les entreprises peuvent tirer le plus grand profit des investissements. Grâce à l'optimisation continue de la production, les fabricants peuvent garder une longueur d'avance sur leurs concurrents.

L'intégration des données TI et OT permet aux gestionnaires d'usine d'identifier et de prédire les tendances, ce qui leur permet d'ajuster de manière proactive les opérations et l'approvisionnement en matériaux pour s'adapter aux perturbations imprévues. Cela leur permet de suivre la consommation d'énergie, la consommation d'eau et les données des fournisseurs, afin de déterminer l'empreinte carbone des processus de production tout au long de la chaîne de valeur.

De plus, lorsqu'une machine ou une partie du processus de fabrication tombe en panne, elle doit être examinée en tenant compte de la réparation et de la remise à neuf. Le fait d'avoir un jumeau numérique de la fabrication en boucle fermée avec la production aide à prendre des décisions telles que l'endroit où modifier l'équipement pour prévenir les défaillances, les pièces à remplacer et la meilleure façon de suivre les procédures de réparation.

Par exemple, la technologie textile Spinnova a accéléré sa production de fibres en intégrant l'automatisation et la technologie numérique jumelée, en optimisant les opérations et en réduisant les délais de mise sur le marché. La mise en service virtuelle a rationalisé la configuration en usine, tandis que l'analyse des données en temps réel a amélioré l'efficacité, identifié les goulots d'étranglement et assuré une qualité constante, des matières premières aux fibres finies. L'optimisation énergétique a renforcé davantage les opérations, rendant la production de l'entreprise plus résiliente et plus rentable. En tirant parti des technologies Siemens Xcelerator, Spinnova a non seulement évolué plus rapidement, mais a également établi une nouvelle référence en matière de fabrication durable, prouvant ainsi que l'efficacité et la responsabilité environnementale peuvent aller de pair dans l'industrie textile.