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Le Digital Twin

Les jumeaux numériques jouent un rôle central dans l'industrie et transforment les processus tout au long de la chaîne de valeur. En tant que représentations virtuelles de produits, de processus ou de performances, elles relient les étapes aux données, améliorant ainsi l'efficacité, réduisant les défaillances, raccourcissant les cycles et ouvrant des opportunités pour créer un avantage durable au niveau mondial.

Des jumeaux numériques autonomes tout au long de la chaîne de valeur

Pour exploiter tout le potentiel du jumeau numérique, les systèmes réels n'ont pas seulement besoin d'être mis en réseau les uns avec les autres : ils doivent également développer leur capacité à « penser » et à agir de manière autonome. Le développement va dans le sens de l'intelligence artificielle, de la simple perception et de l'interaction mutuelles à la communication et à l'optimisation indépendante. Cela nécessite également des systèmes d'information intégrés qui permettent un échange continu d'informations.

Le développement de jumeaux numériques nécessite des systèmes logiciels puissants capables de les implémenter tout au long de la chaîne de valeur, pour la planification et la conception de produits, de machines et d'installations, ainsi que pour l'exploitation des produits et des systèmes de production. Cela permet aux utilisateurs d'agir de manière beaucoup plus flexible et efficace et de personnaliser leur fabrication.

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Jumeau numérique du produit, de la production et de la performance

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Le jumeau numérique du produit est créé dès la phase de définition et de conception d'un produit planifié. Cela permet aux ingénieurs de simuler et de valider les propriétés du produit en fonction des exigences respectives : par exemple, le produit est-il stable et son utilisation est-elle intuitive ? La carrosserie de la voiture offre-t-elle la résistance à l'air la plus faible possible ? L'électronique fonctionne-t-elle de manière fiable ? Qu'il s'agisse de mécanique, d'électronique, de logiciels ou de performances du système, le jumeau numérique peut être utilisé pour tester et optimiser tous ces éléments à l'avance.

Il en va de même pour jumeau numérique de production. Cela implique tous les aspects, des machines et des contrôleurs d'usine aux chaînes de production complètes dans l'environnement virtuel. Ce processus de simulation peut être utilisé pour optimiser la production à l'avance grâce à la génération de code PLC et à la mise en service virtuelle. Par conséquent, les sources d'erreur ou de défaillance peuvent être identifiées et évitées avant le début de l'opération proprement dite. Cela permet de gagner du temps et de jeter les bases d'une production de masse personnalisée, car même des itinéraires de production très complexes peuvent être calculés, testés et programmés avec un coût et un effort minimaux en très peu de temps.

À son tour, le jumeau numérique de la performance est alimenté en permanence par les données opérationnelles des produits ou de l'usine de production. Cela permet de surveiller en permanence des informations telles que les données d'état des machines et les données de consommation d'énergie des systèmes de fabrication. Cela permet à son tour d'effectuer une maintenance prédictive pour éviter les temps d'arrêt et optimiser la consommation d'énergie. Et certaines entreprises utilisent des services pilotés par les données pour développer de nouveaux modèles commerciaux, comme le montre l'exemple de la société d'ingénierie mécanique Heller. Dans le même temps, les connaissances basées sur les données concernant des systèmes tels que Insights Hub (anciennement MindSphere) peuvent être réintégrées à l'ensemble de la chaîne de valeur jusqu'au système de produits. Cela génère une boucle de prise de décision complètement fermée pour le processus d'optimisation continu.

Gamme complète de produits et de services

La Siemens Digital Enterprise Suite propose des solutions logicielles et d'automatisation parfaitement coordonnées et intégrées pour créer une approche globale : une plate-forme de données centrale est utilisée pour numériser l'ensemble du processus de valeur ajoutée de l'industrie. Les réseaux de communication industriels intelligents permettent des échanges de données simples au sein des différents modules de production et collectent des données opérationnelles en permanence.

La stratégie Defense in Depth de Siemens garantit que les entreprises sont bien placées pour faire face aux exigences croissantes en matière de sécurité industrielle et que les installations industrielles sont protégées efficacement contre les attaques internes et externes. Les mécanismes de sécurité conformes aux normes, de la protection par mot de passe à la surveillance continue de la sécurité, fournissent une protection fiable et personnalisée à l'usine numérique.

MindSphere sert également de plate-forme pour le développement de nouveaux modèles commerciaux numériques pour les entreprises industrielles, et complète la gamme de services numériques pilotés par les données de Siemens pour l'environnement industriel. Il offre des fonctions de sécurité de pointe pour l'acquisition de données sur le terrain et pour le transfert et le stockage de ces données dans le cloud.

Premières réalisations

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Avec la Siemens Digital Enterprise Suite, les clients peuvent commencer à investir dès aujourd'hui dans des solutions évolutives pour la mise en œuvre étape par étape de l'Industrie 4.0. Par exemple, le fabricant de machines spéciales Bausch + Ströbel utilise la numérisation comme clé de la cohérence de son ingénierie. L'entreprise s'attend à une augmentation de son efficacité d'au moins 30 % d'ici 2020 grâce au gain de temps réalisé au cours de la seule phase d'ingénierie.De même, Schunk, le leader mondial des technologies de serrage et des systèmes de serrage, utilise déjà des solutions de numérisation pour les composants de ses systèmes de serrage à commande électrique. Ce nouveau processus d'ingénierie permettra de raccourcir considérablement les délais des projets, d'accélérer la mise en service et d'augmenter considérablement l'efficacité lors de la construction d'usines similaires.

À tous les niveaux

La mise en réseau des machines entre elles et avec des systèmes de niveau supérieur permet de gérer les ressources et les données de production de manière centralisée. Cela garantit des avantages en termes de coûts en matière d'approvisionnement et d'exploitation, ce qui signifie que les données de commande sont disponibles dans l'ensemble de l'entreprise et qu'il est possible d'identifier des stratégies optimales pour attribuer les commandes aux différents sites de production de l'organisation. En outre, le stock de matériaux, les processus logistiques et la disponibilité des outils peuvent être consultés en un coup d'œil et coordonnés efficacement.

Grâce à une meilleure documentation des processus de fabrication et des paramètres de production, le potentiel offert par le jumeau numérique dans le domaine de la gestion de la qualité est tout aussi intéressant. Si les fabricants savent exactement quel composant a été installé, avec quelles fonctionnalités, dans quels produits et comment il a été installé, ils peuvent apporter une réponse ciblée aux problèmes potentiels et optimiser leurs processus. Dans son usine de production Simatic à Amberg, en Allemagne, Siemens utilise déjà un système complet de documentation et d'évaluation et a atteint un taux d'erreur de production extrêmement faible.

Dans l'industrie des procédés également, le jumeau numérique garantit une efficacité et une productivité accrues : en passant de l'ingénierie intégrée aux opérations intégrées, Siemens permet aux entreprises du secteur des procédés de créer un modèle de données complet, de l'ingénierie des installations à l'exploitation. Dans ce domaine également, la numérisation garantit des délais de mise sur le marché plus courts, une plus grande flexibilité et une efficacité accrue. Cela donne aux entreprises la possibilité de répondre avec succès à la volatilité et à la diversité des marchés mondiaux et d'accroître leur productivité ainsi que leur efficacité énergétique et des ressources.

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