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Perspectives d’une transformation numérique réussie dans l’industrie Aéronautique & Défense
Perspectives d’une transformation numérique réussie dans l’industrie Aéronautique & Défense
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Perspectives d’une transformation numérique réussie dans l’industrie Aéronautique & Défense

Dale Tutt, vice-président de la division Aerospace and Defense Industry chez Siemens Digital Industries Software.

Le secteur de l'aéronautique et de la défense (A&D) est marqué au fil de son histoire par l’introduction de ruptures technologiques répondant aux exigences les plus pointues. Durant cette période troublée par l'impact du COVID-19,  l’industrie A&D se doit de trouver de nouveaux équilibres. Cette capacité à innover et à s’adapter est au cœur des enjeux des entreprises pour répondre aux conséquences de la pandémie. De nombreux segments sont prometteurs, avec des bouleversements majeurs dans les domaines de la mobilité aérienne, de la propulsion électrique, des vols supersoniques, des avions de combat de nouvelle génération et de l'exploration commerciale de l'espace, pour n'en citer que quelques-uns.

Derrière ces opportunités et dans cette course à l’innovation se dessine, en trame de fond, une mutation du secteur. C’est tout l’écosystème, depuis les donneurs d’ordres à leurs partenaires industriels, qui doit opérer une transformation digitale pour gagner en productivité, flexibilité et efficience dans ses processus de collaboration. La capacité des entreprises à opérer cette mutation est devenue une question de survie.

À bien des égards, la digitalisation soutient les entreprises dans leurs processus d’innovations, tout en sécurisant les enjeux auxquels cette industrie est confrontée. En voici, quelques exemples :

Être au rendez-vous des performances attendues par les programmes industriels 

L'industrie doit mettre sur le marché de nouveaux produits plus rapidement, en respectant les objectifs programmes, coûts, qualité et délais. Les méthodes et processus utilisés il y a peu de temps encore ne sont plus applicables.

• Gérer la complexité croissante des « systèmes de systèmes »

Les programmes aéronautiques deviennent de plus en plus complexes, dans un contexte où l’intégration de fonctions (dominées par le logiciel ou hybrides logiciel/matériel) au sein des produits et systèmes est toujours plus importante. L'essor de l'électrification, des nouvelles technologies et des nouveaux modèles économiques contribue également à cette complexité croissante. 

• Électrification accrue des produits
L'électrification, qu'elle soit en réponse à la décarbonisation de l'industrie ou au besoin de systèmes plus performants et plus fiables, introduit la nécessité de nouveaux outils et compétences pour concevoir et fabriquer les avions de demain, . Les fonctions mécaniques, pneumatiques et hydrauliques des systèmes avions sont peu à peu remplacées par des fonctions électriques.

• Mondialisation
La concurrence mondiale s'est intensifiée avec l'arrivée de sociétés de plus petites tailles et plus agiles. En outre, l’industrie s’appuie sur un écosystème de partenaires, de ressources et de sous-traitants localisés à travers le monde. Le besoin d’une collaboration et communication efficace au sein de d’une entreprise étendue est de la plus haute importance.

 
Bienvenue à l'entreprise numérique

La continuité numérique a pour objectif de gérer les processus pluridisciplinaires de l’entreprise, de collecter, tracer et partager les données afférentes pendant tout le cycle de vie du produit, de la conception, la production jusqu’à son utilisation. Mise en musique, l’entreprise numérique offre une plus grande richesse dans la compréhension concourante du produit et des processus d’industrialisation et de fabrication, en réduisant les risques et en accélérant l’implémentation.

Voici quelques exemples dans sa mise en œuvre.

Simulation d'une plateforme de mobilité aérienne

L’ingénierie des plates-formes de mobilité aérienne urbaine nécessite de relever quelques enjeux  singuliers, de par l’interaction de différentes disciplines propres à son fonctionnement (Figure 1). Les équipes de conception doivent pouvoir répondre aux exigences des différents domaines pour trouver le meilleur compromis sur les performances globales de la plateforme. Comment ces équipes font-elles face à ce type de défis ?

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La réponse est dans la mise en œuvre d’un jumeau numérique de la plateforme par l’utilisation de simulation multidisciplinaire. Un jumeau numérique est une réplique virtuelle d'un produit ou d'un processus permettant de comprendre et de reproduire les caractéristiques et les performances. Les jumeaux numériques sont utilisés tout au long du cycle de vie pour simuler, prévoir, optimiser le produit et le système de production avant d'investir dans des prototypes et des moyens physiques (consultez le glossaire de Siemens Digital Industries Software pour en savoir plus). 

Un jumeau numérique fournit les données essentielles à la conception sur la façon dont les attributs produits fonctionnent ensemble. Il accélère également le processus de conception en collectant les modèles de simulation permettant de valider que les performances sont au niveau d’exigence attendu. Fort de ces données, les ingénieurs peuvent se focaliser sur l'interaction des différentes disciplines et, fort du temps gagné, sur l'optimisation des fonctions en tant que telles.


Automatisation du processus de conception

Le jumeau numérique Siemens, ne gère pas seulement les modèles de conception assistés par ordinateur (CAO), mais automatise l'ensemble des processus de conception. La figure 2 illustre les différentes disciplines impliquées dans la conception de trains d'atterrissage. Les diverses représentations fonctionnelles, topologiques et physiques du train (schémas, fichiers de CAO ou autre diagrammes) sont connectées et intégrées au sein d’une plateforme numérique pour en assurer la traçabilité. Au cours de la définition produit, les utilisateurs peuvent continuellement créer des alternatives de conception, et les analyser en regard de critères de choix afin de valider que celles-ci permettent de répondre aux spécifications.

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Un banc d’intégration virtuel pour voler avant l’heure

Le jumeau numérique offre la capacité à construire un banc d’essais virtuel des systèmes avion et de leur intégration. Ainsi les équipes « pilotent » l'avion avant qu'il ne soit construit. En plus de réduire les risques, l’utilisation de tels bancs virtuels, permet aux ingénieurs de se concentrer, lors des campagnes d'essais physiques sur les conditions de vol les plus critiques et de mieux appréhender la dynamique et les performances de vol.

 

L'avenir de l'ingénierie et de la production : la fabrication additive

La fabrication additive (FA) représente l'un des changements les plus importants de l'avenir de la production. Elle révolutionne, non seulement la façon dont les équipes construisent les pièces ou réalisent les fonctions d’assemblages, mais change radicalement la façon de les concevoir. Fort de ce constat, la société Siemens s’est engagé dans l’industrialisation de la discipline au bénéfice de ses clients industriels. Notamment par l’accès aux technologies digitales de conception et d’industrialisation afin d’en automatiser les processus, mais également par la création d’un écosystème de collaboration entre donneurs d’ordres et sous-traitants pour faciliter l’accès aux ressources et aux moyens de fabrication

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L'un des défis auxquels les entreprises sont actuellement confrontées réside dans la nécessité de modifier leurs processus pour adopter la FA et d’adresser les questions réglementaires concernant les méthodes de conception et de fabrication. Siemens aide les entreprises dans ce processus de validation grâce à l’apport de la simulation et du jumeau numérique. Les utilisateurs peuvent reproduire en toute confiance le processus de production et évaluer de nouvelles méthodes prometteuses.

Outils collaboratifs utilisant la réalité virtuelle et augmentée

Pour que l’industrie aéronautique puisse prospérer en cette période d'innovation sans précédent, il faut pouvoir introduire de nouveaux outils répondant aux enjeux de collaboration mondiale. La réalité virtuelle (RV) et la réalité augmentée (RA) ont un rôle décisif à jouer. L’apport de ces technologies de RA/RV implique de modifier le comportement humain avec un nouvel ensemble d'outils et d’introduire de nouveaux processus. Voici quelques exemples.

 

Conception immersive avec la RV
L'environnement 3D immersif offre l’opportunité de réduire l’utilisation de maquettes physiques, en facilitant l'exploration virtuelle d’alternatives de conception. La RV s’avère un outil fort pertinent dans les phases de conception amont. L’utilisateur/concepteur peut travailler « de l’intérieur » pendant qu’il conçoit le produit. Il peut ainsi appréhender où se logent les fonctions et composants de manière à imiter la façon dont ils pourraient être installés ou maintenus. En substance, le concepteur regarde la pièce tel que l’opérateur la verra lorsqu’elle sera finalement installée.

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La RV permettrait à terme de supprimer les revues de conception , telles que les revues préliminaires (PDR) ou critiques de conception (CDR),  utilisées par de nombreuses entreprises du secteur de l'A&D. En combinant la RV aux changements dans les processus de revue de conception, cela permettrait de favoriser des processus de revue continus au bénéfice des performances des programmes.

Le futur de la production

Les usines du futur fabriqueront des produits pour l'industrie aérospatiale. Les outils de simulation et de jumeau numérique permettent aux industriels de tester virtuellement la performance de leur système industriel et logistique, la conception de lignes et postes de production, l’introduction de véhicules guidés autonomes(AGV), la capacité d'automatisation, et autres facteurs environnementaux avant d'investir dans la construction ou la rénovation d'une usine ou d’un moyen de production.

La RA jouera également un rôle important dans la production. Voici deux exemples.

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RA dans l'usine

Les technologies de RV et de RA renforcent le lien entre le monde virtuel du produit et le poste opérateur. Grâce à des caméras correctement positionnées et à des fonctions de localisation, les pièces, les fiches d’instruction au poste et autres plans 2D sont remplacés par la réalité augmentée en 3D.

Alors que l’opérateur se prépare à installer les pièces, il doit vérifier, au préalable, qu’il a bien sélectionné la bonne référence à installer en la scannant pour que le système la reconnaisse et l’enregistre.

Le système RA guide ensuite le technicien pour positionner précisément la pièce à assembler. Une fois l'installation terminée, il vérifie et enregistre automatiquement l’opération, ce qui élimine une traçabilité papier et réduit le temps nécessaire pour effectuer normalement ce type de tâches.

 

RA adaptée aux fiches d’instruction

Autre exemple de transformation de la production : les fiches d’instructions en contexte fournies grâce à la RA. La RA pourra être également mise en œuvre dans des dispositifs portatifs intelligents pour donner à l’opérateur plus de liberté dans ses tâches de manipulation.

Par exemple, les fiches au poste peuvent être adaptées à la complexité de l’opération, à la fréquence d'exécution de la tâche, ou mise à jour si l’opération a changé depuis la dernière fois où elle a été terminée.

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Conclusion

Les technologies de transformation numérique constituent le fondement de l'avenir de l'ingénierie, de la production et des opérations. Il s’agit de libérer les équipes pour qu'elles puissent être innovantes et créatives, principalement grâce à l'automatisation des tâches rendue possible par l'entreprise numérique.

Siemens s'est lancée dans cette aventure numérique il y a plus de 10 ans. Aujourd'hui, le secteur de l'A&D en mesure les avantages et bénéfices. Les technologies de jumeau numérique proposées par Siemens permettent d’appréhender avec la plus grande richesse les produits et processus de l’industrie aéronautique, pour que cette dernière puisse retrouver un chemin prospère à l’ère de l’innovation.

 

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Dale Tutt est vice-président de la division Aerospace and Defense Industry chez Siemens Digital Industries Software. Responsable de la définition de la stratégie globale de Siemens Digital Industries Software pour le secteur de l'aéronautique et de la défense, il transforme les exigences spécifiques de l'industrie en solutions pour les clients de ce secteur. 

Dale a plus de 30 ans d'expérience dans la conception, le développement et la direction de programmes au sein de l'industrie aéronautique. Avant de rejoindre Siemens, il a travaillé chez The Spaceship Company, une société sœur de Virgin Galactic, en tant que vice-président de l'ingénierie et vice-président de la gestion des programmes, où il a dirigé le développement et les essais en vol de véhicules pour le tourisme spatial commercial, en effectuant avec succès une campagne d’essais en vol vers l'espace en décembre 2018. 

Avant The Spaceship Company, Dale a passé 18 ans chez Cessna Aircraft / Textron Aviation dans la gestion de programmes et de projets, l'ingénierie et l'intégration de systèmes, la conception avancée, l'intégration de pilotes automatiques, le développement de simulations et d'autres postes d'ingénieur. Dans l'une de ses dernières fonctions chez Cessna, il a été ingénieur en chef et directeur du programme Scorpion Jet, où il a dirigé une équipe dynamique d'ingénierie, de chaîne d'approvisionnement et de fabrication pour concevoir, construire et faire voler le prototype du Scorpion Jet, du concept au premier vol en 23 mois.

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patrico delmondo | 20/09/2020 09:41

Waouhhh ! Bravo, magnifique article, je rêve! Mr Dale Tutt nous présente avec brio et surtout hautes connaissances, la révolution Aéro/Space en marche ! Moi qui ne suis pas de ces milieux je retrouve tout ce que je pensait, ce que j'ai créé depuis mars et que j'ai mis en application , mais, sur une maquette ! Malheureusement. Alors quand on lit bien votre article, cela va ouvrir extraordinairement les portes à des nouveaux créateurs d'aircrafts et vaisseaux comme on en a jamais vu aussi rapidement ! Souhaitons que votre bel article sur les exposés de cet grand Ingénieur soit lu par nombres d'entrepreneurs, décideurs, financiers, et, politiques ! Merci a vous Tous.

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