À plein régime sur la chaîne de production

Le jumeau numérique facilite la création de modèles de simulation pour les systèmes complexes. Un récent projet de recherche mené conjointement par Volkswagen et Siemens montre comment cette approche permet d'améliorer l'efficacité des chaînes de production.

Travailler ensemble pour la sécurité des travailleurs

Alors que des robots industriels assemblent des véhicules particuliers dans les usines de production de Volkswagen, la sécurité des travailleurs est primordiale. Une erreur logicielle pourrait entraîner des accidents graves et des pertes matérielles. La mise en service virtuelle permet de réduire les temps d'arrêt nécessaires à la mise en service physique, mais ce processus prend environ six semaines. Siemens et Volkswagen se sont donc attachés à réduire ce délai dans le cadre du projet « Maya », financé par l'Union européenne et désormais achevé.

Accélérer la mise en service virtuelle chez Volkswagen

Combinez les éléments à votre guise pour créer un nouveau processus de simulation

Les modèles de simulation existants reposaient sur différents outils spécifiques à chaque domaine. Grâce au Maya Simulation Framework, Volkswagen peut désormais combiner des modèles provenant de différents simulateurs.

Réaliser une co-simulation et effectuer des vérifications pour garantir la réussite du projet pilote

Les modèles de cosimulation combinent les modèles existants de la porte de sécurité, de la table d'indexation rotative et du robot de fabrication pour former un système virtuel d'assemblage du hayon.

Réduction des coûts liés à la mise en service virtuelle

Près de 70 % des utilisateurs et des testeurs pilotes chez Volkswagen sont convaincus que la co-simulation permettra de réduire considérablement les coûts de la mise en service virtuelle.

Des modèles individuels multiples à la cosimulation

Un ensemble de hayon Volkswagen en cours d'assemblage sur une machine Siemens.

Systèmes complexes, documentation exhaustive

Une porte de sécurité, un plateau tournant et un robot sont les trois éléments nécessaires à l'assemblage du hayon. Le robot prélève le hayon sur le plateau tournant, qui l'incline d'abord dans la bonne position, puis le transfère vers la station suivante. La porte de sécurité fermée protège les personnes présentes dans l'usine, mais doit être ouverte lorsqu'un nouveau hayon est placé sur le plateau.

« Une chaîne de production comme celle de Volkswagen est complexe », explique Veronika Brandstetter, experte en simulation au sein de l'unité de recherche et développement Corporate Technology (CT) de Siemens. « Les composants individuels peuvent être des développements internes ou des produits achetés à l'extérieur. Dans la plupart des cas, la documentation administrative et technique est déjà disponible, tout comme des modèles présentant différents niveaux de détail et utilisant divers systèmes de notation. »

La mise en service virtuelle est courante, mais prend beaucoup de temps

La mise en service virtuelle n'est pas une nouveauté pour VW : « Avant de procéder à la mise en service de l'usine de production réelle, voire de nouveaux composants individuels, nous effectuons toujours une mise en service virtuelle », explique Torben Meyer, chef de projet chez Volkswagen. « Cela signifie que nous testons d'abord les fonctions à l'aide d'un modèle virtuel du système, ce qui garantit que la mise en service réelle, qui implique l'arrêt de l'usine à un coût élevé, se déroule aussi rapidement que possible. »

Les responsables de production doivent prévoir environ six semaines pour la mise en service virtuelle d'une chaîne de production. Environ les deux tiers de ce délai sont nécessaires pour créer le modèle de mise en service virtuelle.

« Le processus de création d'un modèle comme celui-ci peut être considérablement accéléré et optimisé si les responsables sont en mesure d'utiliser des sources existantes et bien entretenues », fait remarquer V Brandstetter.

Une vision d'un système modulaire

L'ingénierie inverse constitue une étape particulièrement fastidieuse et source d'erreurs. Elle consiste à recréer le modèle de comportement des composants existants en procédant à rebours à partir de l'original. « Les responsables de la mise en service virtuelle sont confrontés à la tâche laborieuse et source d'erreurs que représente la collecte de toutes ces informations auprès de nombreux collègues issus de différents services », explique V. Brandstetter.

L'objectif idéal est de mettre à disposition, dans une bibliothèque, des modèles de simulation et les informations associées, afin de pouvoir les assembler rapidement pour créer un système virtuel complet. « Nous disposons déjà d'éléments de bibliothèque pour de nombreux composants du système », explique M. Brandstetter. « Mais cela reste encore l'exception pour les produits achetés. L'objectif est d'imposer le jumeau numérique de test comme norme.

Réunir tout cela

Le défi consiste à créer un système virtuel complet à partir de ces composants numériques, qui ont de nombreuses sources, degrés de détail et environnements différents, et qui ne peuvent généralement pas être combinés directement entre eux.

C'est là qu'interviennent les experts de Siemens : « C'est particulièrement difficile lorsque les modèles de simulation sont basés sur différents outils spécifiques à un domaine. Pour notre projet de recherche, nous nous sommes attachés à trouver une solution à ce problème », explique Brandstetter. « Pour l'assemblage du hayon, par exemple, nous avons dû intégrer trois environnements distincts (Process Simulate, Amesim et PLCSIM Advanced), qui simulent ou émulent la cinématique 3D

Une usine de production Volkswagen, avec un grand bâtiment et des machines au premier plan.

Lancement d'un programme pilote révolutionnaire

« Le coordinateur de simulation Maya coordonne les flux de travail des différents simulateurs afin de créer un système global unique », explique Brandstetter. « Des approches similaires existaient déjà dans le domaine du développement automobile, mais pour la conception d’usines de fabrication, comme dans le cadre de notre projet pilote pour VW, il s’agit d’un processus inédit. »

Le logiciel de commande de l'ensemble hayon a été testé à l'aide de la co-simulation. Il existait déjà des modèles de simulation viables pour le comportement cinématique en 3D et le comportement électrique des trois composants, mais ceux-ci provenaient d'environnements de simulation différents et présentaient des caractéristiques spécifiques. Dans le cadre de simulation Maya, ils ont été combinés avec le logiciel de commande pour former un système virtuel d'ensemble hayon, qu'ils ont ensuite pu vérifier.

Vers l'avenir

Les utilisateurs et les testeurs pilotes de Volkswagen ont été impressionnés par cet exemple. Près de 70 % d’entre eux sont convaincus que la co-simulation permettra de réduire considérablement les coûts de la mise en service virtuelle. Torben Meyer, de Volkswagen, se réjouit également : « Nous pensons que la co-simulation offre un potentiel considérable pour réduire le temps nécessaire à la mise en service sur nos lignes de production. »

Un groupe de personnes en tenue de ville, debout ensemble dans un bureau.

Nous pensons que la cosimulation offre un potentiel considérable pour réduire le temps nécessaire à la mise en service de nos lignes de production.

Torben Meyer, Project manager, Volkswagen

Commencez votre parcours

Contactez-nous