Composites 4.0 : assistants numériques et edge computing pour usines intelligentes de nouvelle génération

Le suivi d'outillages dans le logiciel Plataine pour la production Composites 4.0 permet aux fabricants d'optimiser l'utilisation des outillages, la maintenance et les dépenses d'investissement. SOURCE : Plataine.

Ben-Bassat dit qu'avec cette connaissance de ce que les outillages ont fait (pièces, processus, qualité), le logiciel de Plataine peut examiner des situations individuelles. « Disons que vous avez deux outillages : l'un a besoin de maintenance après 9 cycles et l'autre après 10 cycles. Nous analysons comment et pourquoi ces outillages sont différents. Trop peu de maintenance risque des problèmes qualité, mais trop de maintenance réduit le débit. De plus, l'achat d'outillages est un investissement sérieux, certains outillages coûtant des centaines de milliers à des millions de dollars. Donc, les fabricants veulent éviter d'acheter de nouveaux outillages si possible, mais quand c'est nécessaire, ils doivent s'assurer que ces outillages seront les plus efficaces. »

Un autre problème est que les outillages se perdent souvent. « Par exemple, un ouvrier a pu oublier un outillage en démontage », relate Ben-Bassat. « Mais maintenant quelqu'un doit aller trouver cet outillage et le remettre en production. Donc, vous ne perdez pas seulement le temps de cette personne, vous perdez aussi la productivité de pose de cet outillage. Avec notre logiciel, le gestionnaire recevra une alerte que l'outillage #10 est en démontage depuis 3 jours. Le gestionnaire peut alors répondre et résoudre cela. »

Après les outillages de pose, Plataine s'est à nouveau étendu pour inclure le suivi de thermocouples, forets, mèches et consommables. « Ce sont tous des aspects de la très grande et complexe image qu'est la production composites. Matériaux, outillages, équipements — tout est connecté. Notre vision est de surveiller le plus de facteurs possible et non seulement d'identifier les problèmes de production mais de présenter et implémenter des solutions. »

Assistants numériques intelligents

« Nous voyons le logiciel comme un assistant numérique qui analyse constamment les données de production, offrant à nos opérateurs et gestionnaires des alertes et recommandations intelligentes en temps réel », dit Ian Pearce, Responsable Production chez Renault Sport Racing (Enstone, Royaume-Uni). L'équipe de Formule 1 de Renault utilise largement les composites dans le châssis et la boîte de vitesses de ses voitures de course et, en 2018, a choisi d'implémenter le logiciel de Plataine dans son système de production composites. Le logiciel de Plataine gère les matériaux, guidant le personnel de production sur quels rouleaux de préimprégné utiliser (basé sur le suivi du temps hors congélation et l'utilisation des chutes) ainsi que l'endroit où se trouvent physiquement les préimprégnés dont ils ont besoin — que ce soit en stockage congelé ou sur le terrain de production.

La prédiction dont discute Pearson ci-dessus nécessite une compréhension de l'état de production actuel et un historique de ce qui s'est passé avant, explique Ben-Bassat. « Il s'agit de collecte de données via capteurs sur matériaux, machines et pièces pour savoir qui fait quoi à tout moment dans quel environnement. Nous pouvons alors identifier un motif et prédire un goulot d'étranglement sur la machine #7, par exemple. Ou nous pouvons dire que ça ne semble pas correct, il peut y avoir un problème qui se développe sur la machine #7. »

Ben-Bassat discute de l'intelligence du système : « Quand vous achetez sur Amazon, il vous dit ce que d'autres clients comme vous ont acheté. Comment fait-il cela ? Les algorithmes d'Amazon collectent votre historique de clics plus de nombreux autres paramètres. Ces données créent un dépôt historique. De même, nous utilisons un grand pool de données historiques de tous les capteurs sur matériaux, machines, outillages et pièces. Mais ceux-ci nous disent aussi ce qui se passe maintenant. Nous utilisons ensuite l'IA — essentiellement des algorithmes analytiques — pour examiner toutes ces données, identifier des motifs et prédire des problèmes. »

Mais identifier les problèmes potentiels ne suffit pas, dit Ben-Bassat. « Notre logiciel fera aussi une recommandation. C'est la prochaine frontière : prédire les retards, surcapacités et maintenance d'outillages, pour que vous puissiez mieux allouer les matériaux, retirer un outillage de la ligne car il ralentit la production ou, alternativement, étirer le cycle de maintenance d'un outillage pour maximiser la production. Il y a une myriade de décisions que nous voulons influencer et améliorer. »

Le logiciel Plataine utilise les données des matériaux, machines, outillages et pièces pour identifier des motifs dans la production composites et prédire les problèmes potentiels. SOURCE : Plataine.

« Le logiciel apprend le processus typique pour une pièce donnée », continue Ben-Bassat. « Par exemple : congélateur, ATL, autoclave, usinage, assurance qualité finale (QA). Mais soudain, quelqu'un passe de l'étape 5 à l'étape 7. Ou une pièce revient en arrière dans les étapes, ce qui implique un problème qualité. Donc, le logiciel a identifié des motifs et peut alerter sur des problèmes tels que lorsqu'une étape a été manquée. » Ces problèmes ont des implications sur les métriques de production. Plus tôt ils peuvent être identifiés ou prédits, plus tôt ils peuvent être résolus pour que la production continue sans heurts.

« De nombreux tableaux de bord sont disponibles qui nécessitent quelqu'un pour surveiller les données afin de prendre une décision — c'est-à-dire, il y a peu d'automatisation et pas d'IA », dit Ben-Bassat. « Notre logiciel est unique car il prédit les problèmes et suggère comment les corriger. Par exemple, le logiciel verra que les pièces sur la machine #8 ont tendance à échouer car elle tournait à 60 °C pas 62 °C et tournait les lundis quand l'opérateur était vraiment fatigué. Il y a tant d'occurrences comme ça, des problèmes qualité qui sont en fait une fonction de nombreuses variables. Notre logiciel peut identifier ces problèmes et présenter un diagnostic, pronostic et traitement. »

En utilisant les données de tous ces capteurs, le logiciel Plataine construit essentiellement un réseau interconnecté de fils numériques. « Vous avez des pièces spécifiques faites de matériaux spécifiques par des employés spécifiques utilisant certains processus, équipements et outillages avec des consommables spécifiques et dans certaines conditions environnementales », dit Ben-Bassat. « Nous utilisons une variété d'outils logiciels de Google, Amazon et autres, ainsi que beaucoup développés en interne, pour fournir une solution totale qui analyse toutes ces données en temps réel et identifie motifs, tendances, problèmes QA et goulets d'étranglement, opportunités d'amélioration, etc. Avec l'apprentissage machine, le système fait ensuite des recommandations. C'est la clé — pas seulement alerter, mais corriger le goulot d'étranglement que vous ne saviez pas que vous alliez avoir et le faire le plus tôt possible. »

Plataine Edge

Le dernier logiciel de Plataine, Plataine Edge, avance cette capacité à identifier et résoudre les goulets d'étranglement de production avant qu'ils ne surviennent, en utilisant l'edge computing pour réduire la latence et améliorer la performance des systèmes au niveau production. L'edge computing permet aux données des dispositifs internet des objets (IoT) d'être traitées au bord de ces dispositifs, où les données sont générées, au lieu d'être envoyées via de longs trajets vers le cloud et retour. Ce n'est pas que la puissance de calcul cloud est éliminée, c'est plus qu'elle est distribuée vers la ligne de production. Couper cette distance entre génération de données, traitement et retour dans le système IoT réduit le temps de latence. Minimiser la latence est crucial pour les lignes de production Composites 4.0 pour opérer en temps réel.

Partenariats avec Airbus, Google, etc.

« Notre réseau de partenariats est critique pour notre stratégie, car personne ne peut faire cela seul », dit Ben-Bassat. En 2016, Plataine a annoncé son partenariat avec le Composite Technology Center (CTC, Stade, Allemagne), une filiale d'Airbus. « Nos partenariats sont de nature différente. Notre collaboration avec CTC s'étend à travers Airbus », note-t-il. Pendant ce temps, le partenariat de Plataine avec l'Advanced Manufacturing Research Centre (AMRC, Sheffield, Royaume-Uni) de l'Université de Sheffield vise à promouvoir l'innovation et la compétitivité des fabricants britanniques et européens, pas seulement dans l'aérospatial, mais aussi dans l'automobile et d'autres industries.

« Nous avons aussi des partenariats avec une variété de leaders industriels dans toutes les industries, par exemple Steelcase. Nous les aidons avec les composites et nous apprenons alors sur les tendances et développements dans d'autres industries et pouvons en capitaliser pour les composites. À travers nos partenariats avec des entreprises de technologies composites, comme Airborne et TE Wire and Cable pour thermocouples intelligents, nous en apprenons plus sur comment obtenir et analyser les données. Quand est le bon moment pour retirer un thermocouple de la ligne ou le remplacer ? »

En 2019, l'Université Swinburne a annoncé qu'elle s'associerait à Plataine avec Fill (Ried im Innkreis, Autriche), Quickstep (Bankstown Airport, Australie) et Arena2036 (Stuttgart, Allemagne) pour construire le premier Industry 4.0 Testlab d'Australie pour la production composites. Le programme est financé par le gouvernement australien avec pour objectif une fabrication composites à haut débit qui sera flexible et capable d'apprendre. « Cette collaboration avec Swinburne est importante, mais c'est un point parmi beaucoup dans la poussée mondiale pour la production composites à haut débit. »

Plataine s'associe à Google Glass pour fournir une interface portable pour son logiciel d'assistant numérique pour la gestion des matériaux composites, outillages et processus. SOURCE : Plataine.

Assistant numérique via Google Glass

Bien que beaucoup du partenariat de Plataine avec Google soit en coulisses, il y a une partie qui est réellement devant l'utilisateur. « Google Glass est une interface utilisateur portée par l'opérateur qui a un écouteur et microphone, basically équivalent à une tablette ou téléphone mais juste sous une forme différente », explique Ben-Bassat. « Il utilise les capacités de traitement du langage naturel de Google, mais encore plus avancées — il peut comprendre n'importe quelle langue et surmonter le bruit ambiant. Quand l'opérateur parle dans le microphone Google Glass dans n'importe quelle langue, Google peut traduire la question et la formaliser pour le logiciel de Plataine, qui répond alors à la question. » Il donne un exemple :

TECHNICIEN : « Quel est mon prochain travail ? »
PLATAINE via GOOGLE GLASS : « Le prochain travail est #102. »
TECHNICIEN : « Quel outillage j'utilise ? »
PLATAINE via GOOGLE GLASS : « Joe, utilise l'outillage #5, qui est sur l'étagère 14A. »

« Notre partenariat avec Google combine notre connaissance de la fabrication avec l'expertise large de Google pour fournir un assistant numérique pour la gestion des matériaux composites, outillages et processus », dit Ben-Bassat. « Notre logiciel et la plateforme Google Glass permettent à l'opérateur ou technicien de faire son travail et améliorer le débit, réduire les erreurs et faciliter la progression dans la courbe d'apprentissage. »

Implémentation logicielle, chaîne d'approvisionnement connectée et cybersécurité

Ben-Bassat dit qu'avant tout, Plataine existe pour donner une solution business. « Donc, l'implémentation commence par identifier les points de douleur du client : que voulez-vous résoudre et atteindre ? La réponse est souvent taux de production/rendement ou qualité/retouches. Nous visitons alors l'installation et faisons une analyse de processus. » Ce dernier est une sorte de due diligence avec différents niveaux de personnel, de la direction au terrain d'usine, pour donner une image large et approfondie.

« Nous identifions ensuite si Plataine peut aider et comment, suivi d'une approche étape par étape », dit Ben-Bassat. « Nous conseillons de commencer avec une ligne et de déployer le logiciel d'abord là puis d'étendre progressivement. Cela donne aussi le temps de gérer le changement et d'obtenir l'adhésion des utilisateurs. Pendant ce temps, nous obtenons des retours pour voir où plus de formation est nécessaire, etc. »

Qu'en est-il du battage actuel des OEM concernant une chaîne d'approvisionnement connectée ? « Cela crée définitivement des défis supplémentaires pour essayer d'implémenter Composites 4.0 », répond Ben-Bassat. « Un OEM dira qu'il veut connecter tous ses fournisseurs car cela l'aide à renforcer le contrôle et baisser les coûts, mais comment la chaîne entière gère-t-elle la sécurité des données ? Il n'y a pas de standard global, d'ailleurs. Pour l'instant, l'OEM peut vous donner une liste de choses à respecter et une fois que vous démontrez la conformité, vous pouvez être accepté. Donc, Plataine a passé beaucoup de temps là-dessus parce que, « Si nous ne pouvons pas montrer la conformité aux exigences de l'OEM, alors nous ne pouvons pas vendre notre logiciel », note Ben-Bassat.

« Nous tirons parti de l'expertise et la connaissance locales », ajoute-t-il. Israël est un leader mondial en cybersécurité. « Nous avons d'excellents outils ici en Israël (ex: logiciels de test de pénétration) que nous pouvons acheter pour découvrir toute faiblesse que nous pourrions avoir. Plataine investit massivement là-dedans, car nous le devons. »

Fabrication additive et recyclage ?

« Nous voyons l'industrie de la fabrication additive (A.M.), en général, passer du prototypage à la production en série », dit Ben-Bassat. Les fabricants doivent suivre le pedigree des matériaux entrants ainsi que le nombre de fois où les poudres métalliques et composites et/ou les rebuts thermoplastiques sont recyclés, par exemple. « Ce cyclage peut se produire dans des centaines de machines et, surtout pour les pièces aérospatiales, la traçabilité doit être maintenue. C'est très complexe et un grand défi », dit-il. « Mais il y a aussi un défi de répétabilité dans le processus et les pièces. Par exemple, une pièce a passé par 5 mélanges et 10 recyclages tandis qu'une autre machine et pièce a passé par 6 mélanges et 9 recyclages. Ces deux pièces sont-elles les mêmes ? Donc, ce n'est pas seulement des données matériaux, mais aussi de très grandes quantités de données de machines qui doivent ensuite être corrélées à la QA et l'environnement de production. Nous croyons que Plataine peut aider à faire un meilleur travail de prédiction de la performance production et pièces et peut jouer un rôle de soutien dans l'AM et le recyclage. Nous n'avons pas seulement l'infrastructure logicielle, mais aussi la base de connaissances. Si nous pouvons aider nos clients à monter en puissance dans leur capacité à utiliser l'AM et le recyclage, surtout dans les composites, alors c'est bon pour la flexibilité, la productivité et la durabilité de toute l'industrie. »

Où va Composites 4.0 ?

« C'est une période intense dans un sens positif », dit Ben-Bassat. « La dynamique de l'industrie crée un besoin de solutions de production. Nous étendons notre empreinte sur le terrain de fabrication et nous concentrons sur l'optimisation de la production composites de chaque fabricant. » Il est d'accord que beaucoup d'entreprises ne savent pas quoi faire ni comment le faire. « Je pense qu'il est difficile pour certaines entreprises de comprendre à quel point l'Industrie 4.0 change la donne pour le débit, la capacité, etc. L'impact business est si significatif, il affectera vraiment quelles entreprises prendront de l'avance et lesquelles ne pourront pas compétitionner. »

« L'automatisation avance », ajoute-t-il. « Cela ne va pas s'arrêter. Nous avons vu que le logiciel remplace rarement les gens, mais rend plutôt l'équipe meilleure. » En d'autres termes, cela libère les opérateurs, techniciens et direction pour s'attaquer à de nouveaux problèmes et nouveaux développements — anticiper ce dont les clients auront besoin ensuite et poursuivre des solutions qui modifieront radicalement le calcul de la compétitivité et la durabilité des composites. « Oui, nous poursuivons une philosophie, mais surtout, une proposition de valeur business très réelle. »