La promesse du PLM pour une industrie de fabrication connectée

Les nouvelles versions ajoutent des versions cloud, la simulation, la réalité augmentée/réalité virtuelle et des offres additives, tout en se tournant vers l'avenir de l'IIoT de la fabrication

La complexité est omniprésente dans les processus de conception et de fabrication de composants d'aujourd'hui. Dans le dernier logiciel de gestion du cycle de vie des produits (PLM), les fabricants ont plus de choix, avec de nouvelles fonctionnalités ajoutées pour aider à visualiser les processus de fabrication avec des technologies qui incluent la réalité augmentée (VR) et la réalité virtuelle (VR). Ces capacités permettent aux fabricants de gérer la complexité croissante des conceptions avec l'Internet industriel des objets (IIoT) et l'industrie 4.0, les aidant à valider des développements de produits de plus en plus complexes dès les premières étapes, ce qui permet d'économiser du temps et des coûts de fabrication.

Les portefeuilles PLM des fabricants comprennent des applications de gestion des données produit (PDM) ainsi que la gamme complète de CAD/CAM/CAE pour les capacités de conception, de fabrication et de visualisation numériques. Les principaux développeurs, dont Siemens PLM Software (Plano, TX), Dassault Systèmes (Paris) et PTC (Needham, MA), incluent tous la gamme complète d'outils PLM, mais certains, dont Aras Corp. (Andover, MA) et d'autres offrent Outils spécifiques PDM qui incluent une intégration et un support CAO étendus, mais pas les systèmes CAO/FAO/CAE autonomes traditionnels. De nombreuses offres PLM, mais pas toutes, proposent des versions cloud uniquement ou, comme Aras, sont disponibles à la fois dans des solutions sur site et dans le cloud. Le PLM comprend également les outils de fabrication numérique essentiels qui permettent aux fabricants d'agencer l'équipement d'usine et de tester les processus d'usine avant de finaliser la conception de l'usine. Dernièrement, les développeurs ont ajouté des modules ou des applications distinctes qui étendent leur portée dans le domaine de la fabrication additive (AM).

Visualiser le processus de fabrication

Accélérer les processus de développement de produits et les améliorer avec des informations plus rapides, meilleures et plus précises sont des objectifs importants pour le PLM alors que l'industrie progresse vers l'IIoT. La réalité augmentée dans la revue de conception fait la différence, selon François Lamy, vice-président PTC, gestion des solutions PLM.

"Alors que les équipes sont de plus en plus réparties à l'échelle mondiale, il peut parfois être difficile de faire en sorte que tout le monde soit impliqué pour examiner une conception de produit en temps opportun, collecter toutes les informations nécessaires à l'examen et recueillir les commentaires pour une action future", a observé Lamy. « Grâce à la réalité augmentée (AR), les membres de l'équipe peuvent visualiser, interagir et fournir des commentaires sur les conceptions de produits de n'importe où dans le monde. La réalité augmentée permet aux parties prenantes d'interagir avec un modèle 3D du produit, par exemple en le parcourant et en visualisant différents états du modèle, y compris en pénétrant dans le modèle lui-même. »

Avec ses acquisitions des applications Thingworx IoT (en 2013) et de la plate-forme Vuforia AR (en 2015), PTC a progressivement construit un portefeuille PLM compatible AR adapté à l'ère de l'Industrie 4.0.

"Pour répondre suffisamment aux attentes des clients, les fabricants doivent transformer leur processus de développement de produits pour comprendre et exploiter les données des produits sur le terrain", a déclaré Lamy. « Noter les informations produit sur un dessin CAO ne suffira plus car les produits deviennent plus complexes. Les fabricants devront s'organiser davantage dans leur processus de développement de produits. »

Disposer d'un système PLM complet fournit une base solide pour tirer parti des capacités de l'IoT, a-t-il ajouté. "En consolidant toutes les informations sur les produits dans une définition de produit numérique à vue unique, les organisations peuvent s'assurer que les parties prenantes accèdent toutes aux informations les plus précises et les plus à jour sur les produits", a-t-il déclaré. "Avec un système PLM, toutes les informations sont rationalisées dans un format de liste de nomenclature [BOM] unique."

Les clients recherchent des solutions pour faire face à la complexité croissante de leurs systèmes, à la demande de solutions personnalisées et à la nécessité d'une livraison plus rapide au client, a ajouté Garth Coleman, vice-président du marketing pour la marque Enovia de Dassault Systèmes. « Dans le même temps, ils doivent accélérer leur innovation et réduire leurs coûts. Par conséquent, les entreprises cherchent à mettre en œuvre des plates-formes d'innovation de produits, celles qui transforment numériquement leurs entreprises.

"Nous constatons un grand intérêt pour les entreprises qui cherchent à réaliser la valeur du déploiement sur le cloud", a ajouté Coleman. "En utilisant une solution prête pour le cloud, les entreprises peuvent ouvrir l'entreprise aux parties prenantes internes et externes qui, à tout moment et en tout lieu, peuvent participer à la collaboration, tout en bénéficiant de la flexibilité et de l'évolutivité nécessaires pour évoluer au fur et à mesure."

Beaucoup d'intérêt est manifesté pour l'ajout de valeur grâce à des technologies telles que la FA, a déclaré Coleman, et la réalité augmentée. «Notre centre 3DExperience à Wichita, qui est une collaboration entre WSU [Wichita State University] et NIAR [National Institute for Aviation Research], a ouvert ses portes l'année dernière et nous avons des entreprises de toutes les industries qui visitent pour voir comment elles peuvent intégrer et tirer parti des technologies les plus récentes. dans le cadre de leur transformation numérique », a-t-il déclaré. « Un exemple de cette collaboration consiste à examiner et à apprendre comment les cellules hybrides MRAM [Multiple Robotic Manufacturing Advanced Manufacturing] peuvent intégrer de manière flexible différentes technologies telles que VR/AR, IoT et l'apprentissage automatique pour aider les entreprises à construire les usines du futur avec une agilité de production maximale. ."

Décomposer la complexité

Les produits et systèmes complexes peuvent défier les ingénieurs les plus intelligents d'aujourd'hui, et l'industrie a besoin de solutions plus créatives pour aider à naviguer dans cette complexité croissante, qui est souvent due au haut niveau de logiciel inhérent aux produits pour l'IIoT.

"Traditionnellement, l'accent a été disproportionné sur le côté CAO", a noté Marc Lind, vice-président senior, stratégie, pour Aras. « Nous commençons par une perspective PLM, permettant aux capacités multiplateformes de développer des produits sophistiqués. De nos jours, il s'agit plutôt de produits intelligents et connectés, où vous voyez des systèmes de systèmes."

Ces produits connectés peuvent être les logiciels et l'électronique des composants automobiles ou des pièces aérospatiales, qui nécessitent un système PLM comme Aras Innovator capable de gérer la compatibilité multiplateforme, a-t-il ajouté. "Du côté de l'électronique, le faisceau de câbles [dans l'automobile] est égal, sinon supérieur, aux autres aspects." La connectivité est la clé, a déclaré Lind. "Ce que vous voyez avec les mouvements de Siemens, ils sont directement dans l'environnement de création. Nous nous concentrons sur le niveau des processus, sur l'activation des capacités interdisciplinaires interfonctionnelles, et nous nous occupons du service sur le terrain.

"Nous sommes indépendants de la CAO", a ajouté Lind. "Nous partons du principe que les entreprises disposent de nombreux outils de CAO différents et qu'elles seront en mesure de les rassembler et de passer à l'usine et aux opérations avec le jumeau numérique.

La complexité augmente de façon exponentielle avec les produits intelligents et connectés, a déclaré Lind. « Les produits sont mal équipés pour faire face à cela. Ce que cela revient vraiment, c'est que dans tous les domaines, les entreprises, grandes et petites, sont perturbées », a-t-il ajouté.

En janvier, Aras a annoncé qu'elle avait acquis l'activité de logiciels de maintenance, de réparation et de révision (MRO) Impresa d'Infospectrum, qui, selon Aras, fournirait une suite de capacités MRO complémentaires pour aider les fabricants à transformer numériquement le développement et la maintenance de produits complexes. L'accord donne à Aras la capacité de fournir PLM et MRO sur une plate-forme unique et d'étendre le fil numérique sur le terrain.

Aras a récemment annoncé que le constructeur automobile allemand BMW Group mettait en œuvre la plate-forme Aras PLM comme colonne vertébrale pour la gestion des données de test. Le système prendra en charge la planification, la programmation, l'exécution et la documentation des tests de véhicules et des résultats des tests du constructeur automobile à différents stades de développement. Le système Aras permet des résultats de traçabilité et jouera un rôle important dans le développement des véhicules de production, selon Aras.

Ajout de l'EDA, de la conception générative et de la fabrication additive

Au cours des deux dernières années, Siemens PLM a considérablement élargi l'étendue de son portefeuille de simulation d'automatisation de la conception électronique (EDA), en acquérant le développeur de CAO/FAO électronique Mentor Graphics pour 4,5 milliards de dollars en novembre 2016 et plus récemment en achetant Solido Design Automation Inc. (Saskatoon, SK) pour une somme non divulguée. Siemens a publié l'automne dernier une mise à jour de son portefeuille de logiciels de simulation Simcenter CAE, à peu près en même temps que la nouvelle mise à jour NX 12 CAD/CAM de la société qui inclut un module de fabrication additive.

« Nous voyons un certain nombre de messages clés revenir de nos clients. Premièrement, l'expansion continue de l'électronique embarquée et des logiciels dans les produits croît plus rapidement que jamais; Les entreprises qui se classaient auparavant dans le domaine de l'ingénierie mécanique se retrouvent désormais en concurrence dans un monde où les systèmes intégrés règnent », a déclaré Paul Brown, directeur principal du marketing des produits NX. "En tant que fournisseurs d'outils PLM, nous devons répondre à ces exigences."

Les fabricants étendent leur utilisation de la FA, a ajouté Brown, les entreprises cherchant à faire évoluer les produits pour améliorer les performances, réduire le nombre de pièces ou réduire le poids. « C'est plus qu'un simple problème de fabrication. C'est un problème que nous devons résoudre tout au long du cycle de vie, de la conception à la machine », a-t-il déclaré.

Les derniers outils NX tirent parti de la modélisation convergente de Siemens, a noté Brown. Le nouveau NX 12 comprend de nouveaux outils qui étendent les capacités dans le domaine de la conception générative, en s'appuyant sur des solutions telles que la modélisation convergente et l'utilisation de technologies telles que l'optimisation de la topologie.

« Dans la gamme de produits NX, nous continuons à proposer de nouvelles solutions telles que nos technologies de modélisation convergente pour permettre aux entreprises d'utiliser de nouvelles techniques de modélisation pour créer des conceptions complexes plus rapidement que jamais. La modélisation convergente aide également les entreprises qui utilisent des approches d'ingénierie inverse pour concevoir en supprimant les éléments chronophages de conversion des données en formulaires utilisables pour les applications en aval sur lesquelles travailler », a déclaré Brown.

« Les techniques de modélisation générative sont de plus en plus acceptées et attendues par nos clients, le système aidant à suggérer des solutions aux problèmes de conception qui peuvent être itérés. L'utilisation de la puissance de calcul sans cesse croissante sur le bureau pour explorer davantage d'alternatives de conception permet aux ingénieurs d'adopter de nouvelles solutions à leurs problèmes de conception », a-t-il ajouté.

L'utilisation accrue de la FA a également permis aux ingénieurs d'examiner de nouvelles solutions de conception, des approches qui améliorent des éléments tels que l'allégement à l'aide de structures de type treillis ou de nouvelles formes qui réduisent le nombre de pièces et offrent des gains en termes d'atteinte des objectifs du produit avec moins de matériau. et des choses comme moins de temps d'assemblage, selon Brown. "Ces approches renvoient à l'utilisation de techniques génératives dans la conception", a-t-il déclaré.

Siemens continue d'investir dans la FA, "à la fois du point de vue de l'assistance à la fabrication en examinant les nouvelles technologies émergentes telles que les matériaux et les textures multiples, et dans les aspects de conception avec des fonctionnalités telles que le treillis et les structures de support", a déclaré Brown.

Le NX étend la nouvelle solution AM dans NX en incluant le nouveau module, NX AM pour HP Multi Jet Fusion, certifié par HP et optimisé par Materialise, pour préparer les travaux d'impression pour les imprimantes 3D HP Jet Fusion 4200, selon Siemens. Le module NX est censé permettre aux clients de développer et de gérer des pièces dans un environnement logiciel unique pour les solutions d'impression Multi Jet Fusion, d'éviter les conversions de données coûteuses et chronophages et les outils tiers, et d'améliorer le flux de travail global de la conception à la pièce finie. efficacité.

De plus, Siemens développe des applications pour la simulation de processus AM dans Simcenter 3D, qui, selon la société, est un outil crucial pour aider les fabricants à industrialiser la FA en imprimant des composants du premier coup. Ces applications de simulation font partie intégrante de la solution AM de bout en bout de Siemens.
« Les technologies transformatrices telles que la fabrication additive et la robotique avancée offrent un énorme potentiel aux fabricants de toutes tailles pour obtenir un avantage concurrentiel », a déclaré Zvi Feuer. , vice-président senior des logiciels d'ingénierie de fabrication pour Siemens PLM Software, dans un communiqué. "NX fournit une solution intégrée permettant aux fabricants de pièces d'utiliser ces technologies puissantes, créant ainsi la possibilité d'améliorer les performances globales de l'entreprise et aidant à créer un véritable atelier d'usinage numérique."

Faire en sorte que tout fonctionne

Un problème majeur pour le PLM est de savoir comment l'étendre au-delà de l'organisation d'ingénierie où le PLM est né, a noté Bob Yancey, directeur, stratégie de l'industrie de la fabrication et de la production, Autodesk Inc. (San Rafael, CA). "Le développement de produits ne se limite pas à l'ingénierie, et la connexion du flux de données depuis la conception jusqu'à la production manufacturière est essentielle pour tirer pleinement parti du PLM", a déclaré Yancey. "Le PLM aide les fabricants à s'assurer que les individus et les systèmes d'entreprise reçoivent des informations précises et opportunes sur le développement de produits, aidant ainsi les gens à prendre de meilleures décisions plus rapidement."

L'amélioration de la fidélité des données et des performances des processus tout au long du cycle de vie peut réduire considérablement le délai global de mise sur le marché, les clients d'Autodesk faisant état d'améliorations de 50 % et plus. Par exemple, le processus de modification du client d'Autodesk Fusion Lifecycle, Mesa Labs, est passé de deux semaines à deux jours depuis la mise en œuvre d'Autodesk PLM dans le cloud, a déclaré Yancey. "C'est une amélioration de 80 %, obtenue en connectant leurs données produit à leur système ERP. Avant le PLM, les clients d'Autodesk ont ​​signalé jusqu'à 90 % des erreurs de fabrication résultant d'informations manquantes ou incorrectes, créant des problèmes de qualité et des taux de rebut élevés."

Un autre client, Novacentrix, un développeur de solutions de durcissement photonique, a mis en œuvre Fusion Lifecycle et a constaté une réduction des déchets de 84 %, a déclaré Yancey. Willerby, un fabricant de chalets et de maisons de vacances, a vu une réduction des NCR de 54 par mois à six, avec des taux de précision de la nomenclature dépassant 99 %, une amélioration de 20 % par rapport aux 12 mois précédents, a-t-il déclaré.

"Des erreurs continueront de se produire et des changements seront nécessaires, mais la fermeture de la boucle entre la fabrication, le développement de produits et les systèmes commerciaux d'entreprise avec le PLM augmente la capacité d'apprentissage d'une entreprise", a noté Yancey. "Cet apprentissage est basé sur des données agrégées [faits vs mythes] et crée un environnement d'amélioration continue et garantit une exécution optimale."

Autodesk se concentre sur la connexion de la conception aux processus de fabrication en aval, a déclaré Yancey, et la simulation de produit et la simulation de fabrication font partie de la connexion de la conception à la fabrication. « Autodesk dispose d'un large portefeuille de solutions de conception, de simulation, de fabrication et de gestion des données, et a été à l'avant-garde de l'utilisation de solutions basées sur le cloud pour mieux connecter la conception à la fabrication tout au long d'une chaîne logistique de développement de produits distribués. Le cloud a changé la donne en rendant le PLM accessible aux fabricants de toutes tailles, en éliminant les barrières technologiques et en matière de ressources et en offrant une collaboration sécurisée et connectée en temps réel partout dans le monde via un navigateur Web."

Avec les technologies émergentes telles que la FA, l'industrie 4.0 et l'IoT, l'apprentissage automatique et l'intelligence artificielle, la nature du PLM et ce qu'il doit fournir changent, a déclaré Yancey. "Le PLM doit aller au-delà du simple archivage des données pour analyser les données, apprendre à partir des données et [extraire] les tendances prédictives des données afin de tirer parti des vastes quantités d'informations qui existent actuellement ou qui existeront dans le processus de développement de produits."

Au départ, le PLM se concentrait principalement sur la gestion des données produit, mais son rôle s'étend avec l'utilisation de la RA, a noté Stuart Weiler, directeur du PLM chez Elite Aerospace Group (EAG ; Irvine, CA), un fabricant de composants aérospatiaux et un utilisateur du logiciel PTC Windchill PLM. . Weiler a récemment abordé le sujet dans un article intitulé "PLM, Augmented Reality Sharpen the Cutting Edge," Manufacturing Engineering , mars 2017.

"Je dirais qu'à l'origine, il ne s'agissait que de PDM", a déclaré Weiler. « Au fil du temps, [le PLM est] devenu la source unique de vérité. Mais il ne s'intègre toujours pas comme il le devrait. »

L'intégration PLM devient plus facile à mesure que de plus en plus de fabricants utilisent les dernières normes ouvertes, comme STEP 242, a-t-il déclaré. "À l'avenir, il y aura beaucoup de gens qui l'utiliseront - STEP 242 est en train de devenir la norme acceptée. La plupart des systèmes de CAO s'en accommoderont bien."

Les nouveaux outils comme AR avec PLM représentent une aubaine pour les utilisateurs dans des endroits éloignés des opérations mondiales. "Tout le monde doit accéder à l'information", a déclaré Weiler. "PTC a [Thingworks] Navigate et vous n'avez pas besoin de connaître le PLM. Vous pouvez y accéder n'importe où, et c'est vraiment la tendance dont nous avons besoin."

La dernière version 1.6 de Navigate offre aux utilisateurs "une sorte de tableau de bord pour l'IoT. Ils appellent ça un mashup », a ajouté Weiler. Le logiciel est comme une vitre unique de toutes les choses dans le système, a-t-il ajouté, et EAG vient de commencer à utiliser certaines de ses capacités AR.

"Nous utilisons un peu de réalité augmentée", a-t-il déclaré. "Notre objectif est de commencer à l'utiliser dans l'usine."