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En route pour le futur avec la fabrication intelligente
En route pour le futur avec la fabrication intelligente

| Dale Tutt 1789 mots

En route pour le futur avec la fabrication intelligente

Par Dale Tutt, vice-président responsable du secteur Aéronautique et Défense chez Siemens Digital Industries Software

Lorsque nous parlons des innovations dans le secteur de l’aéronautique et de la défense, les gens pensent généralement que nous faisons référence à toutes les avancées révolutionnaires dont parlent la presse ou les journaux télévisés. Ces innovations incluent l’émergence de la mobilité aérienne urbaine, les voyages et l’exploration dans l’espace, les avancées dans le domaine des drones avec ou sans pilote, et la myriade de progrès en matière de propulsion qui ouvrent des perspectives d’avenir plus propres et plus durables à l’ensemble du secteur.

Mais en matière d’innovation il existe un autre monde, qui est bien moins connu du consommateur moyen. Si vous travaillez dans l’aéronautique, je suis sûr que vous comprendrez parfaitement ce que je veux dire si je vous parle d’usine numérique, ou, pour utiliser un terme peut-être plus approprié, d’« usine du futur ».

 

Maîtriser les technologies de rupture

Il existe de nombreuses technologies révolutionnaires dont les start-up, comme les entreprises bien établies, tirent profit. Bien qu’un grand nombre de ces technologies existent depuis des années, elles progressent de façon importante et fournissent des résultats concrets lorsqu’elles sont intégrées dans les processus de fabrication et dans les usines. En font partie l’apprentissage automatique, l’automatisation, la réalité augmentée et la réalité virtuelle, le big data, l’Internet des objets industriel (IIoT), la fabrication additive et l’intégration logicielle horizontale et verticale, pour n’en citer que quelques-unes.

Mais si ces technologies de rupture ouvrent de nouvelles perspectives, leur adoption s’accompagne également de nouveaux défis. De plus, le marché attend des constructeurs aéronautiques qu’ils étendent les possibilités de leurs produits, qu’ils acceptent davantage les demandes de personnalisation de dernière minute, et qu’ils fabriquent leurs produits de façon plus efficiente et en plus grandes séries.

La conclusion est évidente : une nouvelle approche de la fabrication est devenue nécessaire.

 

La fabrication intelligente entre en scène

L’étape de fabrication a toujours été la dernière d’un très long processus, dont toutes les phases conduisent vers l’étape de production finale. Mais la fabrication est parfois un domaine dans lequel les changements demandent du temps, surtout lorsque les entreprises ne peuvent guère se permettre de perturber le fonctionnement de leurs usines. En effet, nombre d’entre elles utilisent encore une approche traditionnelle de la fabrication, consistant en un processus manuel basé sur les documents, linéaire, lent et fastidieux.

Cette approche traditionnelle présente également d’autres défauts, tels que les difficultés extrêmes qu’entraîne l’exécution d’une demande de modification ou de personnalisation, surtout lorsqu’elle intervient à un stade avancé du cycle de vie du produit. À cette plus grande complexité de conception s’ajoutent des défis de fabrication plus importants, car des problèmes imprévus peuvent survenir lors des dernières étapes du processus de production. Cela induit des reprises supplémentaires ou imprévues qui peuvent impacter le coût et le planning de la production.

Comment les constructeurs du secteur Aéronautique & Défense peuvent-ils adopter ces nouvelles technologies révolutionnaires tout en accélérant le développement de nouveaux produits, en dépassant leurs objectifs de qualité, en acceptant les modifications de dernière minute et en livrant leurs produits plus vite ?

Cela est possible en adoptant un processus de fabrication en boucle fermée, une évolution qui fait partie de la transformation numérique. Ce processus en boucle fermée, souvent appelé « fabrication intelligente », inclut une continuité numérique dédiée à la fabrication et un jumeau numérique complet de la production.

 

La continuité numérique pour la fabrication

La continuité numérique dédiée à la fabrication transforme le processus de production en une description multidomaine de la manière dont un produit prend vie, en partageant les données et en communiquant avec tous les domaines ou disciplines impliqués dans le développement de ce produit (figure 1). Elle permet aux entreprises de visualiser un processus et d’en comprendre les risques avant de s’engager dans le processus de fabrication. Les problèmes peuvent ainsi être détectés avant que des millions d’euros ne soient investis dans l’automatisation, l’outillage et les installations de production. Cette même approche numérique peut être utilisée pour vérifier, certifier et améliorer la fiabilité des produits.

Figure 1 : La continuité numérique pour la fabrication permet un échange de données bidirectionnel facile entre l’ingénierie et la fabrication ; celle-ci peut ainsi fournir des informations au processus de conception et y participer.
Figure 1 : La continuité numérique pour la fabrication permet un échange de données bidirectionnel facile entre l’ingénierie et la fabrication ; celle-ci peut ainsi fournir des informations au processus de conception et y participer. ©
Figure 1 : La continuité numérique pour la fabrication permet un échange de données bidirectionnel facile entre l’ingénierie et la fabrication ; celle-ci peut ainsi fournir des informations au processus de conception et y participer.

Cette continuité numérique est donc un allié majeur pour la mise en œuvre des technologies de rupture, mais aussi pour introduire un processus fortement numérisé qui facilite un échange bidirectionnel de données riches entre l’ingénierie et la fabrication.

 

Le jumeau numérique de la production

Créer un jumeau numérique des installations et processus de production et tirer parti de la continuité numérique pour la fabrication permet de réduire le coût d’exécution d’une demande de modification ou de personnalisation, car l’ensemble du processus associé bénéficie d’une anticipation. Cette anticipation consiste à tenir compte des considérations de fabrication et de maintenance plus tôt dans le processus de développement des produits. Elle permet d’améliorer l’efficience, la flexibilité, le maintien en service et la qualité, contrairement à l’approche traditionnelle actuelle de la fabrication (figure 2).

Cette anticipation permet aux constructeurs OEM de procéder à des modifications lors des étapes ultérieures du processus de conception et de fabrication — sans retarder de façon importante le programme — et d’incorporer dans ce processus de nouveaux matériaux, des composites, des pièces produites par fabrication additive, etc. Le jumeau numérique de la production peut intégrer dans le processus un grand nombre des technologies de rupture citées plus haut (intelligence artificielle, big data, réalité augmentée, automatisation, etc.) afin de favoriser l’amélioration et l’optimisation continues de la chaîne de production.

Figure 2 : Simulation de l’usine par le jumeau numérique de la production.
Figure 2 : Simulation de l’usine par le jumeau numérique de la production. ©
Figure 2 : Simulation de l’usine par le jumeau numérique de la production.

Le jumeau numérique de la production et la continuité numérique pour la fabrication sont essentiels pour permettre de construire dès aujourd’hui les avions de demain. Ils constituent également un moyen de préparer les usines pour l’avenir. Cette approche correspond davantage à ce dont les entreprises ont besoin aujourd’hui lorsqu’elles construisent des véhicules pour la mobilité aérienne urbaine, des aéronefs électriques ou hybrides, des satellites et des systèmes de défense et des véhicules d’exploration spatiale. Et n’oublions pas qu’elle peut aussi être utilisée pour développer des aéronefs plus classiques.

 

Principaux avantages de la fabrication intelligente

La fabrication intelligente permet d’adopter une approche flexible de la fabrication numérique. Non seulement elle permet d’utiliser concrètement les nombreuses technologies de rupture, mais elle introduit aussi un processus d’automatisation, de collaboration et de synchronisation.

Voici quelques-uns de ses points forts :

  • Automatisation flexible pour des chaînes plus rapides : Comme la simulation permet aux utilisateurs d’évaluer rapidement différents concepts à l’aide du jumeau numérique, elle leur évite de construire des maquettes physiques. Cela transforme la vision qu’a l’entreprise de ses processus de fabrication et peut aider ses équipes à progresser plus vite lors de l’installation d’une nouvelle chaîne de production.
  • Connexion du PLM au système d’exécution de la fabrication (MES) : Les équipes peuvent gérer les produits complexes grâce à une continuité numérique qui relie l’ingénierie à tous les processus de production. Le jumeau numérique de la production et la continuité numérique pour la fabrication couvrent l’ensemble du cycle d’ingénierie et de fabrication, améliorant les débits de production et la qualité globale. Le rendement de la première passe et le taux de rebut sont également fortement améliorés.
  • La fabrication additive devient une force révolutionnaire : La fabrication additive révolutionne la façon dont les pièces et les assemblages sont construits et modifie de façon spectaculaire la manière dont ils sont conçus. Elle permet de créer les matériaux et produits de demain. Les leçons tirées dans les domaines de la conception, de l’analyse et des méthodes de production constituent une base qui permettra d’accélérer l’adoption de nouveaux matériaux et nouvelles méthodes de fabrication dans les années à venir.
  • Introduction de la réalité augmentée et de la réalité virtuelle dans les usines : Les équipes de production peuvent désormais remplacer les instructions de travail 2D par des instructions 3D en réalité augmentée. Cette dernière peut être utilisée non seulement dans les usines, mais aussi intégrée dans de petits appareils portables pour éviter aux techniciens de devoir gérer des documents papier.
  • Mise en service virtuelle : On n’insistera jamais assez sur l’importance de la mise en service virtuelle. Ses implications peuvent être énormes lors de la planification d’une nouvelle chaîne ou installation de production. Elle peut être utilisée pour simuler les processus de fabrication dans une usine virtuelle, afin d’estimer l’impact et le coût d’une modification de conception ou d’un problème d’ordre général, et réduire les risques lors de la production.

La fabrication intelligente orchestre l’ensemble du processus de production et fournit des données de production pertinentes pour tous les aspects du développement du programme. Elle permet de prouver la viabilité conceptuelle des produits grâce à des analyses de fabricabilité effectuées par simulation à un stade précoce du processus de conception. Grâce à une planification détaillée de la fabrication, elle permet de valider que l’entreprise est prête pour la production, et répercute rapidement les modifications de conception dans l’usine.

 

Une révolution rendue possible par le portefeuille Xcelerator de Siemens

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La transformation numérique est devenue le principal atout pour les entreprises du secteur aéronautique qui veulent innover et transformer les défis actuels en opportunités uniques. Pour résumer, elle augmente la productivité en offrant une visibilité sur la manière dont des exigences spécifiques impactent en aval l’ingénierie et la fabrication. C’est le portefeuille de logiciels et de services Xcelerator de Siemens qui rend possible cette avancée décisive. Xcelerator comprend notre jumeau numérique complet et plusieurs continuités numériques, ainsi qu’un écosystème moderne qui combine une plateforme logicielle ouverte et des outils de développement rapide d’applications pour permettre de créer, intégrer ou étendre des données et des systèmes.

D’après mon expérience, dans notre secteur d’activité, les entreprises qui réussissent sont celles qui sont capables de faire évoluer rapidement leurs modèles économiques et d’innover davantage et plus vite que leurs concurrents. Procéder à la transformation numérique de vos usines grâce à la fabrication intelligente est le moyen idéal d’y parvenir.

 

 

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Dale Tutt est vice-président responsable du secteur Aéronautique et Défense chez Siemens Digital Industries Software. Il est chargé de définir la stratégie globale de Siemens pour ce secteur et d’élaborer des solutions spécifiques pour les clients du secteur Aéronautique et Défense.

Avant de rejoindre Siemens, il a travaillé pour The Spaceship Company, une société sœur de Virgin Galactic, en tant que vice-président responsable de l’ingénierie et que vice-président responsable de la gestion des programmes, postes dans lesquels il a conduit le développement de vaisseaux destinés au tourisme spatial. C’est lui qui dirigeait l’équipe lors du vol spatial réussi qui a eu lieu en décembre 2018.

Auparavant, Dale Tutt a travaillé pour Textron Aviation/Cessna Aircraft, où il a été responsable de programmes et responsable de l’ingénierie. En tant qu’ingénieur en chef et directeur du programme Scorpion, il a dirigé l’équipe pluridisciplinaire dynamique qui a réussi – en seulement 23 mois – à concevoir, construire et faire voler le prototype de ce nouvel avion à réaction. Il a également travaillé en tant qu’ingénieur chez Bombardier Learjet et au sein de la division Space System de General Dynamics.

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