Usines virtuelles : les fabricants utilisent les jumeaux numériques à la recherche d’une nouvelle révolution industrielle

Une usine de rasoirs électriques à Drachten, dans le nord des Pays-Bas, se prépare à des tests qui permettront à l'industrie européenne de prospérer sur des marchés internationaux de plus en plus compétitifs. Cette usine, gérée par l'entreprise d'électronique grand public Philips, participe à un projet de recherche financé par l'Union européenne dont le but est d'encourager les fabricants à utiliser des jumeaux numériques, c'est-à-dire des usines virtuelles créées avec des technologies conçues pour optimiser les processus de production actuels.

L’idée est d’utiliser des techniques telles que le cloud computing, l’intelligence artificielle, la robotique et la technologie blockchain pour créer des modèles de processus de fabrication et identifier les domaines à améliorer. « L'industrie traverse une phase de transition et les technologies numériques peuvent y contribuer », déclare Cécile Girardot, coordinatrice de l'initiative DIMOFAC, qui se déroulera jusqu'en mars 2024 : « Les jumeaux numériques fournissent des données en temps réel qui peuvent montrer les performances des machines dans le réel. monde sur un plan virtuel.

Le secteur manufacturier européen, évalué à 5 milliards d'euros (5,4 milliards de dollars), et composé de puissances mondiales dans des domaines tels que l'aviation, l'acier, l'automobile et la chimie, doit faire face à des fabricants étrangers orientés vers l'exportation et à des normes environnementales plus strictes au sein de l'Union européenne. Ces deux défis sous-jacents sont aggravés par la flambée des prix de l’énergie suite à l’invasion russe de l’Ukraine en février 2022 et par les perturbations de la chaîne d’approvisionnement déclenchées par la pandémie de Covid deux ans plus tôt.

L'UE a mis en place un partenariat public-privé de 1,15 milliard d'euros (1,25 milliard de dollars) appelé Usines du futur pour promouvoir la recherche et l'innovation dans le domaine de l'industrie manufacturière, ce qui illustre l'importance de cette question dans l'agenda politique de l'UE. Ce qui est en jeu, c'est la capacité des entreprises européennes à s'adapter à ce qui a été surnommé la quatrième révolution industrielle, ou Industrie 4.0, une ère caractérisée par l'automatisation et la connectivité.

Le concept d’usine virtuelle gagne de plus en plus de terrain en Europe. L'entreprise aéronautique Airbus et le spécialiste des équipements électriques Schneider Electric explorent les concepts de jumeaux numériques et mettent en place des usines de production virtuelles. Depuis son lancement fin 2019, DIMOFAC a développé un système de rationalisation des processus de fabrication appelé plug-and-product, qui permet de reconfigurer les lignes de production en connectant de vraies machines à leurs jumeaux numériques correspondants.

Grâce à ce système, un fabricant peut simuler virtuellement une nouvelle configuration et résoudre tout problème en ligne avant d'installer l'équipement dans une usine physique. Des problèmes de production peuvent survenir, par exemple, si l'on utilise des matières premières recyclées dont les propriétés ne sont pas toujours identiques, comme l'explique Girardot, qui coordonne les projets européens sur les matériaux avancés et la fabrication au CEA-Liten : « Dans ces cas-là, il est nécessaire d’adapter la production. Plus tôt cela sera fait, mieux ce sera. L’objectif principal est de réduire le temps nécessaire à la reconfiguration.

Le système plug-and-product du projet sera testé dans cinq usines de production existantes à travers l'Europe. Aux Pays-Bas, aux côtés des rasoirs électriques, il existe des composants aérospatiaux fabriqués par Éirecomposites en Irlande et des écrans interactifs produits par Schaltag en Suisse. Cette technologie est déployée sur les cinq sites et les résultats sont attendus au premier trimestre 2024. DIMOFAC a réussi à fédérer un large éventail de savoir-faire industriels grâce à ses 30 partenaires, dont Siemens Industry Software (France), la société d'ingénierie mécanique FILL. (Autriche) et EXOM Engineering (Espagne).

Un autre projet financé par l'UE, FIRST, qui a rapproché l'avenir des usines numériques, a exploré comment les usines numériques peuvent accroître l'efficacité des installations de production réparties sur plusieurs sites. Les nouvelles conceptions et processus développés par FIRST renforceront la collaboration, a déclaré Lai Xu, coordinateur de l'initiative, qui s'est achevée en décembre 2022 après six ans de fonctionnement. « Dans le passé, les usines de production étaient souvent assez isolées », explique Xu, qui est également professeur associé à l'université de Bournemouth (Royaume-Uni) et travaille sur les processus commerciaux collaboratifs et les entreprises virtuelles.