Comment SpiraTec redéfinit la fabrication avec une mise en service ouverte et une innovation collaborative

Auteurs : Michael Kasseckert (Responsable d'équipe et de compte), Viktor Gaponenko (Ingénieur professionnel senior) et Moritz Langer (Ingénieur professionnel).

Groupe SpiraTec est un acteur mondial dans l'ingénierie industrielle et les solutions dans l'industrie des procédés, spécialisé dans la transformation numérique, l'ingénierie, la robotique, l'automatisation et l'informatique industrielle. L'expertise de SpiraTec en matière de mise en service virtuelle aide les fabricants à optimiser les processus, à réduire les coûts et à accélérer la numérisation à l'échelle mondiale.

Dans cet article, découvrez comment SpiraTec aide ses clients à relever les principaux défis de l'industrie et le parcours derrière ‘Mise en service ouverte’ – une initiative open source basée sur Unity qui vise à créer une solution véritablement collaborative et accessible pour la mise en service virtuelle.

Alors que les industries accélèrent leur transformation numérique, les fabricants subissent une pression croissante pour mettre des produits sur le marché plus rapidement, réduire les coûts et atteindre des objectifs de durabilité – tout en luttant contre des données fragmentées, des méthodologies obsolètes et une standardisation limitée. Ces défis exigent des solutions plus intelligentes et plus intégrées — et c'est là que les jumeaux numériques et la mise en service virtuelle entrent en jeu.

Le marché mondial des jumeaux numériques connaît une augmentation de la demande : évalué à 17,73 milliards de dollars en 2024, il est prévu de passer de 24,48 milliards de dollars en 2025 à 259,32 milliards de dollars en 2032. Selon le rapport sur les jumeaux numériques de l'Institut de recherche Capgemini rapport, 57 % des organisations citent la durabilité comme un moteur clé des investissements dans les jumeaux numériques, 51 % s'attendant à ce que ces technologies les aident à atteindre des objectifs environnementaux.

La mise en service virtuelle — une application clé de la technologie des jumeaux numériques — est un changement de donne pour la numérisation, permettant aux fabricants de simuler et d'optimiser les processus avant le déploiement dans le monde réel, réduisant ainsi la consommation de ressources et les coûts.

Comprendre la mise en service virtuelle

Traditionnellement, la mise en service en automatisation fait référence au processus de mise en service d'un nouveau système (dispositif, machine, installation, etc.) dans un état pleinement opérationnel et prêt à la production. Dans le passé, cela signifiait que la plupart des programmations de PLC (Contrôleur logique programmable) et des tests de système nécessitaient que le matériel physique soit en place, entraînant souvent des retards coûteux et des dépannages de dernière minute.

La mise en service virtuelle inverse ce paradigme et réplique l'ensemble du processus de mise en service dans un environnement numérique. Au lieu de communiquer avec de vrais dispositifs, capteurs et actionneurs, le PLC communique avec un jumeau numérique – un modèle émulé qui reflète avec précision le comportement du système réel. Il est crucial que le même code de programme PLC soit utilisé pour les étapes virtuelles et physiques, garantissant un transfert sans faille sans besoin de modifications de code ou de réécritures de dernière minute une fois que le matériel physique est disponible.

Comment la mise en service virtuelle apporte une valeur réelle

Gains d'efficacité La mise en service virtuelle réduit considérablement les tests sur site et le besoin de prototypes physiques, entraînant des économies de temps et de coûts significatives. Elle accélère également les cycles de développement en permettant aux équipes d'itérer rapidement dans un environnement numérique, réduisant ainsi le temps de mise sur le marché.

Réduction des risques En détectant les erreurs tôt grâce aux simulations, la mise en service virtuelle réduit le risque d'erreurs coûteuses. De plus, elle soutient des déploiements plus sûrs en permettant aux équipes de simuler numériquement des tâches dangereuses, éliminant ainsi les risques potentiels avant la mise en œuvre physique.

Collaboration et innovation Des simulations réalistes favorisent un meilleur alignement entre les équipes interfonctionnelles. En visualisant et en interagissant avec des systèmes dans un espace virtuel, les parties prenantes obtiennent des informations plus approfondies et améliorent la communication globale, stimulant la créativité et l'innovation.

Des contraintes aux capacités : Notre passage à Unity

Chez SpiraTec, nous avons toujours été guidés par un seul objectif : aider nos clients à intégrer sans effort la mise en service virtuelle dans leurs opérations. Nous étions confrontés à des systèmes fermés avec une extensibilité limitée, de petites communautés d'utilisateurs et des interfaces de programmation d'applications (API) minimales - des conditions qui favorisaient le verrouillage des fournisseurs et augmentaient les risques de projet.

Au lieu de nous permettre d'innover, ces limitations nous ralentissaient souvent et laissaient nos clients sans les solutions accessibles et évolutives dont ils avaient besoin.

Entrez Unity, le moteur 3D en temps réel qui est devenu la clé pour surmonter nos plus grands obstacles. En débloquant la puissance de l'éditeur d'Unity, nous avons non seulement acquis des capacités de physique et de rendu à la pointe de la technologie, mais avons également transformé fondamentalement notre approche du développement de modèles de jumeaux numériques.

Les technologies et fonctionnalités suivantes au sein d'Unity nous ont aidés à résoudre plusieurs problèmes et ont façonné notre processus de développement de jumeaux numériques :

• Système Prefab: Nous permet d'adopter une approche orientée objet pour la création de jumeaux numériques qui utilise une bibliothèque réutilisable de composants. Cela accélère considérablement le développement tout en maintenant une qualité constante à travers différents projets.
• Pixyz: Nous permet d'importer sans effort des données de conception assistée par ordinateur (CAO) et de mettre en place un flux de travail basé sur des règles pour créer des jumeaux numériques en fonction de métadonnées spécifiques et de normes client.
• Kit d'outils d'interface utilisateur (UI): Permet la création et l'amélioration de contenu UI pour l'éditeur et l'exécution, offrant une expérience utilisateur plus fluide pour les outils et interfaces personnalisés.
• Système de tâches: Un véritable pas en avant pour nous, permettant des simulations multi-thread efficaces de processus complexes – tels que l'écoulement de fluides, le mouvement de matériaux en vrac et la modélisation de contraintes – et des projets de jumeaux numériques à grande échelle.

Analyseur et profileur de stockage: Fournit des informations détaillées sur les goulets d'étranglement de performance, nous permettant d'optimiser et d'améliorer la qualité des projets avant le déploiement, offrant finalement des solutions plus fiables à nos clients.

À l'intérieur d'un jumeau numérique à grande échelle : Mise en service d'entrepôt réinventée

Nous sommes fiers de présenter une véritable histoire de succès mettant en vedette la simulation d'entrepôt d'une entreprise logistique de premier plan, où nous avons intégré 12 PLC virtuels dans un environnement entièrement numérique. Le modèle présentait une émulation de bus de terrain et une simulation de composants industriels tels que des entraînements, des modules de sécurité et des lecteurs RFID. Pour améliorer l'utilisabilité, une interface utilisateur personnalisée a été développée, offrant une application autonome .exe légère et puissante optimisée pour des simulations à grande échelle.

De plus, le système a été intégré sans effort avec le système de gestion d'entrepôt (WMS), permettant une communication de télégramme native pour la gestion des données produit en temps réel dans un environnement virtuel sécurisé. Cela a assuré une validation complète du logiciel avant même que la machine physique n'existe, améliorant considérablement la qualité et réduisant le risque de déploiement.

Cette initiative a réduit leur temps de mise en service de 30%, accélérant considérablement les délais de projet tout en réduisant les coûts et les risques. Au-delà des gains d'efficacité, cela a également amélioré la collaboration inter-départementale, permettant un développement itératif rentable et une validation plus rapide des preuves de concept.

Au-delà de l'efficacité : Favoriser la durabilité grâce à la simulation

La conversation autour de la mise en service virtuelle se concentre souvent sur la réduction des temps de mise en service et l'amélioration de la collaboration - mais ces avantages se traduisent également directement en valeur commerciale tangible, en particulier en ce qui concerne la durabilité.

Nous avons déjà commencé à collaborer avec des clients pour étendre l'utilisation des jumeaux numériques tout au long des cycles de vie des produits suivants, et le potentiel d'accélération de la durabilité et des économies de coûts est immense. En rationalisant les processus et en tirant parti de simulations de haute fidélité, les entreprises peuvent :

• Prolonger la durée de vie des équipements : En utilisant des algorithmes de maintenance prédictive formés sur des données simulées, les organisations minimisent l'usure, reportant les remplacements et réparations coûteux. Moins de pannes réduisent directement les coûts de maintenance et diminuent les temps d'arrêt imprévus.
• Réduire la consommation de ressources : En validant la logique de contrôle et les flux de travail dans un environnement virtuel, les équipes peuvent identifier les lacunes d'efficacité qui entraînent une réduction de la consommation d'énergie et un gaspillage de matériaux minimisé. Ces améliorations aident non seulement à atteindre des objectifs environnementaux, mais réduisent également les coûts d'exploitation.
• Accélérer le délai de mise sur le marché : La mise en service virtuelle minimise le besoin de prototypes physiques et de tests sur site longs. En conséquence, les entreprises peuvent lancer des produits plus rapidement, capturer des parts de marché plus tôt et réaliser un retour sur investissement R&D plus rapide.

Réduction de l'empreinte sur site: Moins de visites de dépannage et des temps d'installation plus courts réduisent les émissions et les dépenses liées aux déplacements. Cet avantage se renforce considérablement pour les organisations disposant de plusieurs installations mondiales.

Façonnons l'avenir ensemble : Une initiative pilotée par la communauté

La collaboration et l'ouverture favoriseront les plus grandes avancées de la mise en service virtuelle à mesure qu'elle continue d'évoluer. Avec Open Commissioning, nous ne partageons pas seulement des outils, nous construisons un écosystème piloté par la communauté où des idées innovantes peuvent être affinées, testées et appliquées pour résoudre des défis du monde réel.

Les développements les plus passionnants sont encore à venir. Notre prochaine évolution implique l'intégration de l'IA générative et de la simulation cloud en temps réel, l'établissement de normes de données et l'expansion de la connectivité industrielle. Explorez les progrès sur GitHub et faites partie de l'innovation.

L'avenir de la fabrication est collaboratif, axé sur les données et écologique. Nous vous invitons à nous rejoindre dans ce voyage, et ensemble nous créerons un paysage industriel plus intelligent et plus durable.

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