La fabrication intelligente est une fabrication durable

Le succès commence par la définition d'une stratégie de fabrication. Ce processus implique des évaluations de première commande pour comprendre les impacts des premières décisions sur les exigences de fabrication, y compris déterminer quoi acheter auprès des fournisseurs, quels composants de produits fabriquent en interne, sélectionner soigneusement les partenaires et les fournisseurs, et où fabriquer de nouveaux produits. Chacune de ces décisions aura un impact direct sur le succès d'une entreprise — et choisir des options durables est souvent la solution pour un succès à long terme.

Les stratégies d'achat peuvent changer radicalement si l'on considère également les implications 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 chers pour les besoins fonctionnels d'un produit, les fabricants doivent équilibrer les coûts avec l'empreinte carbone associée des composants sélectionnés. Les matériaux et les composants doivent provenir d'un fournisseur qui partage un état d'esprit durable et la stratégie pour le transport des marchandises doit être définie tôt. Heureusement, la numérisation et l'automatisation aident à réduire le fardeau de la complexité accrue dans ce processus de stratégie de fabrication redéfini.

En collectant et en analysant des données pertinentes, les décisions peuvent être prises en toute confiance. Si plus de capacité de fabrication est nécessaire pour un nouveau produit, comprendre les besoins et les objectifs d'une installation dans le monde numérique peut aider à déterminer de nouveaux emplacements et aménagements d'usines pour 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. Equipé de ces informations dès le départ aide les organisations à prendre de meilleures décisions.

La prochaine étape pour intégrer la durabilité est dans 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 les performances dans l'environnement de l'usine.

Lors de la conception 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 pour ces problèmes courants ne se limitent pas non plus aux environnements vierges. Le processus de conception s'applique également aux friches industrielles. Bien que cela puisse sembler être une entreprise monumentale, elle est réalisée en réorganisant les lignes de fabrication pour intégrer plus de capacité de production dans la même surface 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 systèmes de stockage pour mieux capitaliser sur les sources d'énergie renouvelable.

Par exemple, le constructeur souabe de machines Hugo Beck a réussi à transformer l'industrie de l'emballage et son activité 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 les performances grâce à des simulations numériques. En raison de son innovation et de son engagement à trouver des solutions qui répondent à la fois aux objectifs environnementaux et commerciaux, Hugo Beck a réduit la 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 de maintenance peuvent réduire les performances globales d'une usine de 5 à 20 %. En d'autres termes, une maintenance excessive équivaut à des dépenses excessives, faisant du Digital Twin un composant essentiel pour des opérations efficaces de l'usine.

La planification de la production est l'endroit où les investissements dans la numérisation montrent de la valeur. L'utilisation efficace des matériaux, des personnes et des machines rend les entreprises efficaces. C'est aussi là que les simulations complètes et la validation des exigences commencent 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 sûres, mieux former les travailleurs et investir dans l'éducation et le perfectionnement de leurs employés.

Avec des informations sur les données, les entreprises peuvent sélectionner des matériaux durables et optimiser l'utilisation des matières premières pour 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. Minimiser les 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 pour minimiser les distances de transport et leurs émissions de carbone associées tout en permettant une flexibilité avec une gestion intelligente des stocks en cas de problèmes.

La planification de la production est la façon dont les entreprises peuvent construire des points de connexion pour permettre un flux de matériel circulaire. En comprenant où les déchets inévitables seront produits dès le début, des plans peuvent être élaborés pour réutiliser, recycler ou réutiliser les matériaux restants.

L'exécution de la production est essentielle pour atteindre les 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 possibilités d'améliorer la qualité et les rendements. Même les fabricants expérimentés sont confrontés à des inefficacités lors du lancement d'une nouvelle production, ce qui entraîne un gaspillage de matériaux, d'énergie et de temps. L'intégration de données réelles avec un jumeau numérique permet une optimisation plus rapide, stimulant 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 comme faisant partie 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'aligner sur la production 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 dormir, Pikolin, a pris sa stratégie de durabilité au sérieux en incorporant les outils Simatic Scada et Energy Management 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 30 % de capacité de production en plus, illustrant les résultats positifs de l'optimisation de l'usine.

Avec la production qui bat son plein, la prochaine étape du voyage 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 les maintenir en fonctionnement au maximum d'efficacité ou pour 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 se résume aux KPI de l'entreprise, mais certains des plus courants sont la consommation d'énergie pour l'analyse au niveau des machines, des lignes et de l'usine, le flux de matériaux 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 sûre pour les travailleurs sur le sol. 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 IT et OT permet aux responsables 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, pour déterminer l'empreinte carbone des processus de production sur l'ensemble de la chaîne de valeur.

De plus, lorsqu'une machine ou une partie du processus de fabrication tombe en panne, elle doit être examinée avec un œil pour la réparation et la remise à neuf. Avoir un jumeau numérique de la fabrication en boucle fermée avec la production aide à prendre des décisions comme où modifier l'équipement pour prévenir les pannes, quelles pièces remplacer et comment suivre au mieux 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 goulets d'étranglement et assuré une qualité constante des matières premières à la fibre finie. L'optimisation énergétique a encore renforcé les opérations, rendant la production de l'entreprise plus résiliente et 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 que l'efficacité et la responsabilité environnementale peuvent aller de pair dans l'industrie textile.