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Pour les constructeurs de machines et le secteur manufacturier, la complexification des machines constitue un nouveau défi. Dans un contexte marqué par des technologies en progrès constants et une concurrence mondialisée, la numérisation est un outil essentiel pour respecter des délais de livraison toujours plus courts.
L’une de ces technologies est la production numérique de pièces (DPP, pour digital part production), qui offre une continuité numérique entièrement connectée et permet aux mondes numérique et physique de fusionner. Cette dynamique crée une boucle numérique continue de communication et de rétroaction qui aide les constructeurs de machines à comprendre comment les modifications apportées à la conception d’une pièce impactent l’ensemble du processus de fabrication.
Pour piloter efficacement l’ensemble de ce processus, il est nécessaire de disposer d’une solution de numérisation intégrée. Basée sur un jumeau numérique complet, cette approche permet non seulement aux constructeurs de machines de maîtriser la précision requise pour créer des pièces parfaites, mais aussi de bénéficier d’une meilleure efficience opérationnelle et de mieux gérer leurs usines. En d’autres termes, la DPP propose de nouvelles pratiques d’ingénierie et de fabrication qui permettent aux industriels de s’adapter à cette complexité croissante tout en bénéficiant du meilleur débit de production possible et d’une production de pièces de qualité. La DPP relie numériquement l’ensemble du processus de production, améliorant la collaboration et automatisant de nombreux processus qui vont de l’ingénierie à la fabrication dans l’usine.
Cette méthode automatise l’ensemble du développement de la production de pièces. S’appuyant sur un jumeau numérique complet du produit combiné à un jumeau numérique de la production, elle permet d’optimiser les ressources, les contrôles et les coûts de production et d’atteindre la plus haute qualité. Ces jumeaux numériques permettent aux entreprises de simuler la conception et la production avant même que les dispositifs de fixation soient élaborés et que les matériaux soient découpés. Il est désormais possible de connecter l’ensemble des opérations de production, de réduire les transferts et la duplication de données, d’améliorer la collaboration et d’automatiser tous les processus.
Dans ce but, la DPP intègre trois différenciateurs-clés qui permettent de maîtriser la précision afin de créer la pièce parfaite :
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- La FAO hautement automatisée permet de réutiliser les données fiables pour automatiser la programmation et optimiser les processus d’usinage afin d’obtenir des résultats homogènes, d’améliorer la qualité et de réduire les délais de mise sur le marché.
- La fabrication synchronisée des pièces augmente l’efficience opérationnelle en utilisant un seul et même système intégré pour concevoir, simuler et usiner les pièces.
- La fabrication additive permet de créer des géométries complexes qu’il est difficile, voire impossible, de réaliser avec les méthodes de fabrication traditionnelles. En outre, ces géométries complexes sont souvent plus robustes et plus légères que leurs équivalents fabriqués de façon traditionnelle.
Les entreprises de premier plan prennent conscience que l’avenir de la production numérique de pièces réside dans l’adoption de nouveaux outils logiciels permettant de connecter différents processus et applications à l’aide d’un jumeau numérique complet. La DPP relie l’ensemble du processus de production, réduisant ainsi les transferts et la duplication de données, améliorant la collaboration et automatisant les processus d’ingénierie et de fabrication.
Plus important encore, la DPP intègre des boucles de rétroaction pour le partage des informations dans toute l’entreprise, ce qui permet d’améliorer et rationaliser continuellement les processus.
La FAO hautement automatisée améliore la qualité des pièces
Pour rester compétitifs sur le marché mondial actuel, les constructeurs de machines et autres fournisseurs peuvent s’équiper d’une FAO hautement automatisée, qui leur permettra de créer de façon efficiente des composants de qualité exceptionnelle. Elle relie l’ingénierie à la planification et à l’exécution de la fabrication, en fusionnant les processus numériques et physiques par la combinaison d’un jumeau numérique précis de la pièce et d’un jumeau numérique précis du processus d’usinage, le tout relié par une continuité numérique qui unifie l’ensemble du processus de production. Par conséquent, les équipes qui étaient auparavant cloisonnées sont entièrement alignées et ont accès aux mêmes informations actualisées, ce qui leur permet d’améliorer de 30 à 40 % leur efficience globale et de livrer plus rapidement au client des produits de la meilleure qualité.
L’intégration des outils de CAO, de FAO et de CNC permet de réduire les transferts et la duplication des données, d’automatiser les processus de l’usine et de réduire le risque d’erreurs coûteuses et chronophages. Elle s’appuie sur l’usinage basé sur les entités – qui utilise les informations concernant les produits et leur fabrication (PMI) capturées pendant la phase de modélisation 3D de la conception – pour programmer et optimiser automatiquement les méthodes d’usinage, améliorant ainsi la qualité et l’efficience. Le système analyse la pièce, détecte les entités, choisit les bons outils de coupe et crée les processus d’usinage complets afin d’économiser du temps et d’assurer une qualité constante des pièces usinées.
Un autre avantage crucial de la FAO hautement automatisée est le déploiement d’un jumeau numérique de la configuration de la machine dans le but d’optimiser et de valider virtuellement le processus d’usinage. Cet outil capital permet d’éviter les erreurs coûteuses en production et d’éliminer efficacement le gaspillage dans l’usine. La continuité numérique relie les systèmes, les machines et les employés afin d’automatiser l’ensemble du processus de bout en bout – de la conception et de la simulation à l’usinage et à l’assemblage du système –, réduisant ainsi les interactions manuelles et minimalisant les erreurs.
La fabrication synchronisée des pièces améliore l’efficience
Lorsque l’on introduit des variations complexes dans la chaîne d’approvisionnement d’un produit, il est nécessaire de synchroniser la fabrication des pièces afin de minimaliser les stocks et les coûts. En connectant numériquement l’ensemble de leur processus de production, les constructeurs de machines peuvent répondre aux exigences des clients en matière de calendrier, de coûts et de qualité.
Synchroniser la fabrication des composants configurés par le client permet aux constructeurs de machines de mettre en place un processus de prise de décision flexible, transparent et basé sur les données. Ils créent ainsi un environnement unique qui intègre de façon transparente la préparation, la programmation, la planification et la production des pièces, afin d’améliorer la collaboration au sein de l’entreprise. Cette synchronisation est rendue possible par un jumeau numérique complet, c’est-à-dire un modèle 3D qui simule les pièces de la machine. Les parties prenantes peuvent désormais voir comment chaque modification apportée à la conception de la pièce impacte l’ensemble du processus de fabrication, et les modifications apportées au modèle sont automatiquement répercutées dans le système de FAO. De même, dès le début du processus d’ingénierie, les concepteurs peuvent utiliser les informations de fabrication pour la conception.
Synchroniser la fabrication des pièces accélère cette production, en reliant les modèles de conception et de simulation à l’usine dans le but d’éviter ou de résoudre rapidement les problèmes de production. Pour cela, le jumeau numérique complet des pièces enregistre automatiquement dans un référentiel central les données générées lors des simulations de conception et les données concernant la machine, afin de synchroniser l’ensemble du processus de CAO, FAO et CNC pour réduire le délai global de livraison tout en maximisant la capacité de production. En outre, cet outil de planification flexible extrait toutes les recettes (nomenclature des processus) du jumeau numérique pour déterminer la meilleure voie à suivre. Par la suite, l’analyse fondée sur un modèle de production précis génère un meilleur planning que celle fondée sur une interprétation manuelle de la production.
L’étape suivante consiste à adopter un processus de fabrication en boucle fermée afin de fusionner totalement le monde numérique et le monde physique, en améliorant l’utilisation des ressources dans l’usine en déterminant le trajet idéal pour les ressources et les machines. Ce processus s’appuie sur l’analyse pour fournir des informations extraites de la machine physique, mettant ainsi en place un retour d’information en boucle fermée pour garantir l’optimisation complète du processus. Ensuite, une continuité numérique suit les informations depuis l’ingénierie jusqu’à la planification et l’exécution de la fabrication, afin de rationaliser la planification tout en garantissant la traçabilité et la qualité des contrôles et en respectant des délais de livraison plus serrés.
En adoptant ces fonctionnalités pour synchroniser la fabrication de pièces, les constructeurs de machines peuvent optimiser les fournitures de fabrication, réduire au minimum les changements coûteux et mieux anticiper et atténuer l’impact des situations critiques imprévues. Par conséquent, mettre en place un jumeau numérique, une continuité numérique et un processus de fabrication en boucle fermée permet de faire parvenir les bonnes données aux bonnes personnes au bon moment, ce qui accroît la production de pièces de qualité optimale sans augmenter les ressources nécessaires ni allonger les calendriers. En outre, cela permet de disposer d’une visibilité complète sur l’état et le calendrier de production afin de déterminer les meilleures solutions pour la production et de garantir l’efficience opérationnelle.
La fabrication additive permet de créer des géométries complexes
La FAO hautement automatisée et la fabrication synchronisée des pièces contribuent à rationaliser la conception et la fabrication de pièces personnalisées, tandis que la fabrication additive permet aux constructeurs de machines de créer des géométries complexes qui les différencient de la concurrence.
Par conséquent, ces derniers peuvent déployer efficacement la fabrication additive en réponse au besoin permanent de personnalisation, à la réduction de la taille des lots et à la pression sur les délais de mise sur le marché. La fabrication additive (FA), ou impression 3D, crée des géométries complexes qu’il serait difficile ou impossible de réaliser avec les méthodes de fabrication traditionnelles. Elle permet donc aux concepteurs de modéliser des pièces plus performantes et plus fonctionnelles. Les canaux de refroidissement intégrés dans les moules de fabrication des pièces plastiques complexes en sont un bon exemple. Les ingénieurs veulent que ces canaux soient aussi proches que possible de la cavité où le matériau doit être refroidi. Or, une opération de perçage ne permet de créer que des canaux de refroidissement rectilignes. La FA, elle, permet de concevoir des canaux qui optimisent le refroidissement. Ces conceptions robustes mais légères répondent aux exigences les plus élevées, ce qui permet aux constructeurs de machines de proposer des solutions innovantes à un meilleur prix.
La fabrication additive s’appuie sur le jumeau numérique et la continuité numérique associée pour tirer pleinement parti de la flexibilité de l’impression 3D. Tout d’abord, le jumeau numérique enregistre et suit en permanence les données de conception et de fabrication critiques tout au long du cycle de vie de la pièce. La continuité numérique, quant à elle, est indispensable pour collecter les données à chaque étape de la conception, durant chaque phase du processus de fabrication additive et jusqu’à la mise hors service finale de la pièce.
Production numérique de pièces – à la découverte du succès
Alors que la concurrence mondiale s’intensifie et que les équipements industriels deviennent plus complexes et plus personnalisés, il devient essentiel de maximiser la productivité et d’éviter les erreurs coûteuses et chronophages. Pour réussir sur le marché hautement concurrentiel actuel, les entreprises de premier plan doivent prendre conscience que la production numérique de pièces représente l’avenir et adopter de nouvelles technologies telles que la FAO hautement automatisée, la fabrication synchronisée de pièces et la fabrication additive, qui s’appuient sur un jumeau numérique complet et sur la continuité numérique.
Il est possible de standardiser les processus de fabrication et de connecter les personnes, les systèmes et les machines pour créer une source de vérité unique pour l’ensemble du cycle de vie, dans le but d’améliorer le partage des informations et la collaboration.
Les constructeurs de machines peuvent automatiser la prise de décision en usine, minimaliser les rebuts et améliorer la qualité des pièces pour réduire les coûts et les risques. En outre, en fusionnant le monde numérique et le monde physique, ils peuvent détecter les problèmes susceptibles de se produire dans le monde réel, grâce à des simulations précises réalisées dans le jumeau numérique 3D complet. Il en résulte des délais de mise en œuvre plus courts, des opérations de configuration réduites grâce à la programmation intégrée et automatisée de la CAO/FAO/CNC, ce qui permet d’éliminer les transferts manuels et la duplication de données – deux sources d’erreurs coûteuses – et garantit l’obtention rapide de pièces de qualité et de haute précision.
La production numérique de pièces (ou DPP, digital part production) automatise l’ensemble du processus de production pour piloter la fabrication de bout en bout tout en améliorant la qualité et en réduisant les délais de mise sur le marché. Siemens Digital Part Production vous permet de maîtriser la précision requise pour créer des pièces parfaites.
Solutions logicielles
Siemens Digital Industries Software fait progresser la transformation afin de permettre l’avènement d’une entreprise d’un genre nouveau – l’entreprise numérique –, dans laquelle l’ingénierie, la fabrication et la conception électronique utilisent les technologies de demain. Xcelerator, le portefeuille complet et intégré de logiciels et de services de Siemens Digital Industries Software, aide les entreprises de toute taille à créer et exploiter des jumeaux numériques, qui fournissent de nouvelles informations et offrent de nouvelles opportunités ainsi que des niveaux d’automatisation encore jamais atteints, afin de stimuler l’innovation. Pour en savoir plus sur les produits et les services de Siemens Digital Industries Software, visitez le site Web siemens.com/software ou suivez-nous sur LinkedIn, Twitter, Facebook et Instagram . Siemens Digital Industries Software – Where today meets tomorrow.
À propos de l’auteur :
Rahul Garg est le vice-président responsable de la division Constructions mécaniques et du programme PME de Siemens Digital Industries Software. Il est chargé de définir et mettre en œuvre des initiatives et des solutions stratégiques clés et d’assurer le développement commercial international. &Avec son équipe, il a pour mission d’identifier les initiatives stratégiques requises, de développer des solutions pour le secteur industriel en étroite collaboration avec des entreprises clientes leaders, et d’assurer un leadership intellectuel sur les nouveaux problèmes auxquels le secteur est confronté. Son expérience et ses compétences sont le fruit de 25 ans de carrière dans le domaine de la fourniture, au secteur manufacturier mondial, de solutions logicielles favorisant l’innovation en matière d’ingénierie et de fabrication de produits. Il a travaillé dans la recherche et le développement, mais a aussi occupé des postes de direction dans les domaines des programmes, des ventes et de la gestion des pertes et profits. Depuis 2007, il s’est spécialisé dans le secteur des constructions mécaniques et des équipements lourds.
Pour en savoir plus : www.sw.siemens.com/en-US
