Vue aérienne de l'usine électronique Siemens d'Amberg, présentant son environnement de fabrication numérique avancé.

Transformation numérique : montrer l'exemple

Avec sa stratégie Digital Enterprise, Siemens favorise la transformation numérique industrielle pour ses clients et en interne. À l'usine Siemens Electronics Works d'Amberg, l'optimisation du débit, des temps de cycle rapides et une sécurité renforcée sont déjà une réalité, grâce aux 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 afin que la production à l'usine Siemens Electronics Works d'Amberg (EWA) fonctionne correctement. En outre, des technologies révolutionnaires telles que l'intelligence artificielle (IA), l'informatique Industrial Edge et solution cloud permettent déjà des séquences de production extrêmement flexibles, extrêmement efficaces et fiables.

L'informatique Industrial Edge et l'IA pour un débit accru

« Grâce à l'Edge Computing, les données peuvent être traitées immédiatement là où elles sont générées, directement dans l'usine ou 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 chaîne de production où les PCB sont fabriqués pour les composants des E/S distribuées. Mais même dans ce cas, la production n'est pas suffisamment optimisée, et ce n'est pas 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 des circuits imprimés, dans la section d'inspection automatique par rayons X. Les circuits imprimés de la taille d'un ongle peuvent accueillir des connecteurs BUS liés aux fonctions dotés de différentes broches de connexion. Lors d'un test non intégré, les joints soudés de ces broches de connexion sont radiographiés et leur bon fonctionnement est vérifié. 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 Siemens.) L'alternative est l'intelligence artificielle. Les données des capteurs sont transférées vers un cloud via l'environnement TIA (Totally Integrated Automation), qui se compose d'un contrôleur et d'un appareil Edge. Les experts forment un algorithme basé sur l'IA et les paramètres du processus. L'algorithme apprend comment se comportent les données de processus reflétant la qualité des joints soudés et contrôle un modèle qui s'exécute sur une application Edge en usine. « Le modèle prédit si les joints soudés du circuit imprimé 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 permet d'éviter les mauvaises surprises

L'analyse en boucle fermée et la technologie Industrial Edge sont également utilisées dans le fraisage. La broche de fraisage pour le débardage des circuits imprimés 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 de pointe et d'IA pour la maintenance prédictive. L'équipe a isolé deux paramètres clairement liés à l'arrêt imprévu : 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, puis les a réintroduites en production. L'application Performance Insight met les résultats à la disposition des utilisateurs dans Insights Hub (anciennement MindSphere). Les opérateurs de l'usine sont désormais informés de la situation 12 à 36 heures avant une défaillance 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 entraîné afin de pouvoir fournir des résultats de plus en plus précis. « C'est exactement ce qui se passe dans MindSphere. L'environnement de numérisation cohérent de bout en bout de l'EWA garantit l'interaction fluide 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 des contrôleurs Simatic sont désormais produits dans un délai 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 dû à des modules de machine qui étaient prévus pour la ligne mais qui ne fonctionnaient pas de manière optimale lors de la production réelle. Les experts de Siemens ont remplacé ces modules par des composants plus appropriés dans le jumeau numérique de production. Lors de la simulation suivante, le temps de cycle cible a été atteint sans problème, confirmant ainsi la preuve de concept.

À l'usine électronique Siemens d'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 de l'EWA un excellent exemple de Siemens Digital Enterprise qui continuera à être constamment à la pointe de la future transformation numérique.

Siemens Electronics Works Amberg (EWA)

La société Siemens Electronics Works Amberg (EWA) a été fondée en 1989 et fabrique des produits tels que des contrôleurs logiques programmables (PLC) Simatic. 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 installations et les machines et automatiser les installations de production, ce qui permet de gagner du temps et de réduire les coûts et d'améliorer la qualité des produits. Les processus de production d'Amberg sont également contrôlés par environ 2 800 composants Simatic. La production fonctionne de manière largement automatisée, 75 % de la chaîne de valeur étant gérée indépendamment par des machines et des robots. Sur une 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 constitue une référence pour la production industrielle.

Siemens Electronics Works Amberg facility.