La fabrication intelligente est une fabrication durable

Le succès commence par la définition d'une stratégie de fabrication. Ce processus implique des évaluations de la première commande afin de comprendre l'impact des premières décisions sur les exigences de fabrication, notamment en déterminant ce qu'il faut acheter auprès des fournisseurs, quels composants des produits sont fabriqués en interne, en sélectionnant avec soin les partenaires et les fournisseurs et où fabriquer les 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 réussir sur le long terme.

Les stratégies d'achat peuvent changer radicalement si l'on tient compte des implications de la consommation d'énergie, de la consommation de ressources, de l'empreinte carbone et des pratiques de circularité. Plutôt que d'acheter les composants les moins chers pour répondre aux besoins fonctionnels d'un produit, les fabricants doivent trouver un équilibre entre les coûts et l'empreinte carbone associée à certains composants. Les matériaux et les composants doivent provenir d'un fournisseur qui partage une approche durable et la stratégie de transport des marchandises doit être définie très tôt. Heureusement, la numérisation et l'automatisation contribuent à alléger la complexité croissante de ce processus de stratégie de fabrication redéfini.

En collectant et en analysant des données pertinentes, les décisions peuvent être prises en toute confiance. Si une capacité de fabrication accrue est requise pour un nouveau produit, comprendre les besoins et les objectifs d'une installation dans le monde numérique peut aider à déterminer l'emplacement et l'aménagement de nouvelles usines afin de trouver un équilibre entre l'impact environnemental de la construction, la consommation d'énergie des chaînes de fabrication et les taux de production estimés. Les KPI de durabilité 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 tout simuler, de l'éclairage à la climatisation en passant par l'impact environnemental de leur chaîne d'approvisionnement. Le fait de disposer de ces informations dès le départ aide les organisations à prendre de meilleures décisions.

La prochaine phase pour intégrer la durabilité concerne la conception des lignes, des processus et des usines. En élaborant d'abord un modèle détaillé de production dans le monde numérique, les entreprises peuvent simuler différents scénarios afin d'optimiser les performances de l'environnement de l'usine.

Lorsqu'elles conçoivent dans le monde numérique, les entreprises peuvent automatiser davantage et rationaliser la production afin d'éviter toute perte d'efficacité. Une machine qui tourne au ralenti, par exemple, a un coût d'opportunité en cas de non-fonctionnement, mais l'énergie consommée entraîne des dépenses opérationnelles, ce qui a un impact sur l'empreinte carbone en fonction de la source de cette énergie, tout en réduisant les coûts d'investissement des matériaux physiques.

Faire fonctionner un moteur plus longtemps que nécessaire ou transporter du matériel plus loin que nécessaire n'a peut-être pas d'impact majeur par produit, mais ces inefficacités s'accumulent rapidement. Les solutions durables à ces problèmes courants ne se limitent pas non plus aux nouveaux environnements. Le processus de conception s'applique également aux friches industrielles. Bien que cela puisse sembler une entreprise monumentale, elle a été réalisée en réorganisant les chaînes de fabrication pour augmenter la capacité de production sur la même surface au sol, en modernisant les processus et les machines pour suivre le rythme de la croissance du marché ou en modernisant les systèmes matériels pour réduire la consommation d'énergie, et en installant des infrastructures telles que des panneaux solaires ou des batteries de stockage pour mieux tirer parti des sources d'énergie renouvelables.

Par exemple, le constructeur de machines souabe Hugo Beck a réussi à transformer le secteur de l'emballage et ses activités grâce au 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. Grâce à son innovation et à son engagement à trouver des solutions répondant à des objectifs environnementaux et commerciaux, Hugo Beck a réduit sa consommation d'énergie de 20 %, ses délais de mise en service de 50 %, ses matériaux d'emballage de 30 % et son 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 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 est synonyme de dépenses excessives, faisant du Digital Twin un composant vital pour l'efficacité des opérations de l'usine.

La planification de la production est l'endroit où les investissements dans la numérisation prennent de la valeur. L'utilisation efficace des matériaux, des personnes et des machines contribue à l'efficacité des entreprises. C'est également là que commencent les simulations complètes et la validation des exigences pour faciliter la prise de décisions 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.

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'équipements peuvent améliorer l'efficacité énergétique et la réparabilité, en plus du débit et des coûts. La réduction des temps d'inactivité réduit la demande énergétique et le coût unitaire des produits tout en contribuant à réduire l'empreinte carbone.

Savoir quand une machine a besoin d'être entretenue peut aider à réduire les changements en cours de production. De même, les itinéraires logistiques peuvent être planifiés pour minimiser les distances de transport et les émissions de carbone associées, tout en garantissant la flexibilité grâce à une gestion intelligente des stocks en cas de problème.

La planification de la production permet aux entreprises de créer des points de connexion afin de permettre un flux de matériaux circulaire. En comprenant très tôt où les déchets inévitables seront produits, 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 de processus durables peuvent constituer 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 la possibilité d'améliorer la qualité et les rendements. Même les fabricants expérimentés sont confrontés à des problèmes d'efficacité 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 encore plus cruciale. 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 de 30 %, les processus à haute consommation d'énergie peuvent s'aligner sur la production solaire, et l'optimisation de l'intralogistique peut réduire les déplacements inutiles en usine, réduisant ainsi à la fois la demande énergétique et l'empreinte carbone.

Le principal fabricant de produits pour le sommeil, Pikolin, a pris sa stratégie de développement durable au sérieux en intégrant les outils Simatic Scada et de gestion de l'énergie dans ses nouvelles installations. La nouvelle usine de Pikolin intègre la production des matières premières aux produits finis, garantissant ainsi une haute qualité tout en maximisant l'efficacité. Conçu dans un souci de durabilité et de rentabilité, il répond aux normes énergétiques ISO 14001 et 50001, ce qui permet de réduire les coûts et d'améliorer la productivité. Grâce à leurs efforts durables, l'usine de Pikolin consomme 40 % de gaz naturel en moins tout en ayant une capacité de production supérieure de 30 %, ce qui illustre les résultats positifs de l'optimisation de l'usine.

Alors que la production bat son plein, la prochaine phase du voyage est la surveillance. En surveillant en permanence les usines et la production, les fabricants peuvent améliorer leur production de manière proactive. La maintenance prédictive des machines afin de leur permettre de fonctionner au maximum de leur efficacité ou de détecter les problèmes avant qu'ils ne surviennent fait partie de cette stratégie d'anticipation. La manière dont cette surveillance améliore au mieux la fabrication dépend des indicateurs de performance clés de l'entreprise, mais les plus courants sont la consommation d'énergie pour l'analyse au niveau des machines, des lignes et des usines, les 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 de l'usine doit être sûre pour les travailleurs sur le terrain. Les tâches automatisées ne peuvent pas toutes être totalement séparées et la surveillance des éventuelles conditions de travail dangereuses sera inestimable à mesure que les usines deviendront plus efficaces et durables.

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

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

De plus, lorsqu'une machine ou une pièce du processus de fabrication tombe en panne, elle doit être examinée avec soin pour déterminer si elle est réparée et remise à neuf. Le fait de disposer d'un jumeau numérique de la fabrication en circuit fermé avec la production permet de prendre des décisions telles que l'endroit où modifier l'équipement pour éviter les pannes, les pièces à remplacer et la meilleure façon de suivre les procédures de réparation.

Par exemple, Spinnova, spécialisée dans la technologie textile, a accéléré sa production de fibres en intégrant l'automatisation et la technologie du jumeau numérique, en optimisant ses opérations et en réduisant les délais de mise sur le marché. La mise en service virtuelle a rationalisé la configuration de l'usine, tandis que l'analyse des données en temps réel a amélioré l'efficacité, identifié les goulots d'étranglement et garanti une qualité constante, des matières premières aux fibres finies. L'optimisation énergétique a encore renforcé 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 qu'efficacité et responsabilité environnementale peuvent aller de pair dans l'industrie textile.