Tirer parti du logiciel PLM pour favoriser l'adoption de l'IIoT industriel

Avec les derniers outils PLM, les fabricants peuvent gagner un avantage dans la mise en œuvre des solutions collaboratives de conception et visualisation à la pointe de la fabrication numérique.

Les solutions de fabrication numérique avec des outils de gestion du cycle de vie du produit (GCVP) ont un grand potentiel pour que les fabricants débloquent éventuellement pleinement la promesse de l'Internet industriel des objets (IIoT). Ces dernières années, de nouveaux outils virtuels collaboratifs dans les solutions GCVP qui incorporent des visualisations hautement réalistes, incluant la réalité augmentée (RA), ont aidé à faire avancer la barre vers une plus grande réalisation de la promesse de l'IIoT pour la fabrication.

Avec les dernières offres GCVP, les fabricants peuvent tirer parti des meilleurs outils CAO/FAO/IAO et de la gestion des données produit (GDP) du GCVP qui déploient de plus en plus de nouvelles techniques de conception comme l'ingénierie générative, les visualisations RA, et d'autres simulations liées étroitement dans une chaîne de cycle de vie de produit qui est plus activée par l'équipement d'automatisation avancée hautement connecté, basé sur capteurs d'aujourd'hui. De plus en plus de solutions GCVP sur site et basées sur le cloud peuvent maintenant créer un jumeau numérique qui aide à lier précisément le monde virtuel aux actifs physiques des fabricants sur le plancher d'usine.

En plus, le niveau croissant de logiciels et d'électronique dans les produits visant la fabrication connectée impose que les développeurs conçoivent de nouvelles façons de créer et gérer le micrologiciel et le contenu électronique.

Transformation numérique

La simulation joue un rôle clé dans la transformation de la fabrication numérique, et la plupart des grands développeurs GCVP ont déménagé pour incorporer pleinement des outils de visualisation avancés dans leurs boîtes à outils GCVP.

« Nous commençons à pousser plus vers des solutions transformationnelles qui aident à apporter la valeur à nos clients. Bien sûr, nous avons un gros investissement dans les outils et produits de simulation », a dit Jim Rusk, directeur technique principal pour Siemens PLM Software basé à Plano, Texas, développeur du GCVP Teamcenter et ses plusieurs produits CAO/FAO/IAO connexes. « Nous constatons que les clients cherchent des genres de déclarations de valeur autour de l'ingénierie générative, l'intégration de l'électronique dans les solutions, et comment ils apportent les données de performance produit de l'Internet des objets [IdO], tirant vraiment parti du cloud et de la collaboration pour avoir le flux d'information. »

Siemens a fait plusieurs acquisitions de simulation à grande échelle ces dernières années, ainsi qu'un achat de 4,5 milliards de dollars en novembre 2016 de Mentor Graphics, développeur de logiciels d'automatisation de conception électronique (ACE).

« Nous ne pouvons pas faire ces choses sans les outils sous-jacents de base que nous produisons », a dit Rusk des pièces CAO/FAO/IAO connexes de l'entreprise. « Le GCVP a un rôle central dans ceci, et l'automatisation de conception électronique est une autre partie importante, avec notre acquisition Mentor. Nous avons fait beaucoup de progrès dans comment nous apportons cela. Nos clients construisent des produits qui n'ont pas seulement une quantité tremende de contenu mécanique mais aussi électrique et logiciel, donc nous devons vraiment apporter des capacités beaucoup plus orientées solution, comme l'ingénierie générative, l'électronique intégrée, et les [véhicules] autonomes. Tous ces éléments sont vraiment critiques des solutions que nous apportons en avant. »

Ce qui pousse aussi cette transformation numérique est les fabricants prenant un regard plus frais sur les opérations, avec une volonté de changer leurs pratiques d'affaires de base. « Toutes les entreprises avec lesquelles nous traitons, sans exception, dans la fabrication lourde, haute tech, et sciences de la vie, ont des initiatives de transformation numérique où elles essaient vraiment de changer fondamentalement la façon dont elles opèrent et repensent la façon dont elles livrent de la valeur à leurs clients », a dit Marc Lind, vice-président principal, Aras Corp., Andover, Mass., développeur du logiciel GCVP Aras Innovator.

« Tout le monde a un niveau d'urgence qui force des changements profonds dans l'entreprise et les opérations. Donc ce n'est pas juste la technologie impliquée, mais la façon dont vous faites des affaires », a noté Lind. « Dans le contexte du décor de fond de tendance d'affaires, cela signifie par définition que les processus numériques de demain n'existent pas aujourd'hui », a dit Lind. « Il n'y a pas de logiciel prêt à l'emploi que vous pouvez acheter pour satisfaire des processus et exigences qui n'existent pas et qui émergent. »

Selon l'entreprise, cette transformation prend différentes formes et structures, a ajouté Lind. « Nous travaillons intimement avec elles pour repenser les processus tout au long jusqu'à ce qu'elles savent déjà, ce qu'elles essaient d'accomplir, [et comment elles peuvent développer] une façon d'y arriver beaucoup plus vite qu'avec un projet de cinq ans. »

La technologie numérique, qui permet des expériences virtuelles, conduit une renaissance de l'industrie qui secoue tous les secteurs de la société avec de nouvelles façons — à la fois réelles et virtuelles — d'inventer, d'apprendre, de produire et de commercer, selon Garth Coleman, vice-président du marketing Enovia pour Dassault Systèmes, Waltham, Mass., et Vélizy-Villacoublay, France.

« Dans les fablabs autour du monde, n'importe qui peut créer un objet intelligent et connecté en juste quelques heures », a-t-il dit. « Les startups perturbent des industries entières et les piliers traditionnels se réinventent avec de nouveaux modèles d'affaires pilotés par les services. Les OEM conçoivent des connexions numériques profondes avec leurs fournisseurs, transformant les chaînes d'approvisionnement en réseaux de valeur. Ce qui se passe est bien plus grand que des concepts comme "transformation numérique" peuvent expliquer. »

Les mondes virtuels — écosystèmes numériques complets qui permettent aux utilisateurs d'étendre et d'améliorer le monde réel — permettent aux innovateurs d'imaginer, cartographier, modéliser et concevoir simultanément des environnements entièrement nouveaux pour la première fois, selon Coleman.

« Et les plateformes d'expérience numérique sont l'infrastructure de ces mondes virtuels, réduisant à zéro la distance entre les lieux, les gens, les idées et les solutions tout en permettant de nouvelles façons de penser, d'apprendre, d'agir et d'interagir », a-t-il dit. « IDC prédit qu'en 2020, au moins 55 % des organisations seront numériquement déterminées, transformant les marchés et réimaginant le futur à travers de nouveaux modèles d'affaires et produits et services numériquement activés. »

« Offrir des expériences individualisées profondes requiert une synergie transparente de technologies », a-t-il continué. Dans cette synergie, « le réel et le virtuel fusionnent sur les plateformes d'expérience virtuelle pour étendre la collaboration à des écosystèmes complets de contributeurs, à la fois à l'intérieur d'une entreprise et vers des réseaux virtuels de fournisseurs, partenaires, clients et prospects. Ce n'est définitivement pas le GCVP de votre père ! »

Mener la voie

Les outils de visualisation, particulièrement l'utilisation plus large de la RA et des applications IAO, aident les fabricants à transformer les processus de conception et d'ingénierie du GCVP pour s'adapter à la nouvelle ère de l'Industrie 4.0 et de l'IIoT. De même, l'ingénierie générative aide à accélérer les conceptions des clients et ajoute des capacités d'optimisation au mélange pour de meilleurs résultats globaux.

En janvier 2019, Siemens a émis la dernière mise à jour de sa série Simcenter 3D d'applications de simulation pour applications IAO, incluant la dynamique des fluides computationnelle (DFC) et les outils d'analyse par éléments finis (AEF). L'année dernière, l'entreprise a acheté Comsa Computer und Software GmbH, un développeur basé à Munich de logiciels pour la conception de systèmes électriques et l'ingénierie de harnais de fils. La suite LDorado de Comsa d'outils de conception et d'ingénierie de harnais automobiles rejoindra le portefeuille d'applications Mentor de Siemens.

« Nous voyons plus d'intérêt à apporter plus d'ingénierie de systèmes en amont, au stade conceptuel initial — vraiment l'ingénierie de systèmes », a dit Rusk de Siemens, notant que les clients cherchent des exigences de produit plus tôt, des paramètres, et des modèles de simulation. Dans le monde automobile, particulièrement les véhicules autonomes, « il y a une quantité tremende d'ingénierie de systèmes et d'électrique qui va dans ceci », a dit Rusk. « Nous voulons laisser nos clients intégrer ces systèmes de façon transparente. »

Les simulations s'étendent aux applications de fabrication additive, qui font partie de Simcenter 3D, et aident à boucler la boucle sur la fabrication, en faisant circuler l'information autour des jumeaux numériques et de retour à l'usine, a-t-il ajouté.

Il y a un nouveau niveau d'accent sur l'ingénierie de systèmes, a dit Lind d'Aras, et particulièrement sur l'ingénierie basée sur modèles, alors que les fabricants luttent avec les conceptions activées par logiciel, l'électronique, et les capteurs. « Avec l'électrification et l'autonome, l'industrie auto est en plein bouleversement, et l'aviation aussi », a dit Lind. « C'est vraiment à travers le tableau. »

Une nouvelle technologie incluse dans la dernière plateforme GCVP d'Aras est la capacité de gérer la variance et les options, a dit Lind, permettant des personnalisations majeures d'options dans les produits automobiles, tant mécaniques que dans les fonctionnalités activées par logiciel comme les unités de contrôle électronique (UCE) et autres articles spécifiques au logiciel. « Le niveau de variation monte vraiment en flèche », a-t-il dit. « Vous devez savoir quel logiciel flasher sur la puce [dans le micrologiciel], donc le niveau de logiciel est [personnalisé] au niveau du NIV. »

Sur le front de la simulation, Aras a aussi ramassé une fonctionnalité grandement nécessaire avec son achat de septembre 2018 de Comet Solutions Inc., un développeur basé à Albuquerque, N.M. d'outils de gestion de processus et données de simulation (GPDS) pour connecter les utilisateurs de simulation à l'entreprise. Offert maintenant comme partie de l'abonnement GCVP d'Aras, les SimApps de l'entreprise sont des applications agnostiques au fournisseur qui s'associent avec l'approche ouverte d'Aras pour connecter les utilisateurs avec une gamme d'outils CAO, AEF, maillage, simulation 0D/1D et autres applications pour la configuration de produit de cycle de vie et la conception transversale.

« Avec toutes les choses dont nous parlons — MBE et MBSE, jumeau numérique, définition d'usine — une fois que vous avez une configuration numérique ou un modèle, ce que vous voulez faire c'est le simuler dans des conditions réelles », a dit Lind. « Vous voulez savoir si cette chose va performer, quel est le temps moyen anticipé avant défaillance [MTBF], et comment j'anticipe les défaillances en usine, ou avec des avions sur le terrain ? Vous voulez être capable de simuler cela. »

Simuler des processus avec les SimApps de Comet donne aux clients d'Aras un nouvel outil pour gérer d'énormes volumes de données de simulation, a noté Lind. « L'idée de simulation est aussi très spécialisée », a-t-il dit. « Tout comme en conception, ces capacités de simulation réelles sont isolées, types d'analyse spécifiques comme AEF et DFC qui montrent la turbulence ou DSE [décharge électrostatique]. C'est si spécialisé et c'est ce que nos plus grands clients veulent parce que ces simulations surgissent partout et il n'y a pas eu de bonne façon de gérer les données qui en sont générées. »

Les processus des fabricants impliquent typiquement de grandes séries de simulations incrémentales, a-t-il dit. « Ce n'est pas une seule exécution. Changez un paramètre, incrémentez-le, puis relancez la simulation. Vous faites cela encore et encore et vous vous retrouvez avec une tonne de données d'entrée », a dit Lind de processus qui pourraient impliquer cinq à sept environnements de solveur différents. Prendre une approche ouverte est aussi un avantage, a-t-il dit.

« Les grands fournisseurs des simulations tendent à s'organiser autour de leurs propres ensembles d'outils. Il n'y a personne qui dit "prenons une approche ouverte". Nous en faisons un terrain de jeu nivelé. Nous gérerons à travers le marché, d'une façon cohérente, et vous serez capable de procéder par disciplines en aval. La simulation de jumeau numérique arrive. Pas beaucoup de gens le font maintenant. »

Dassault a aussi fait un mouvement récent en simulation avec un partenariat annoncé en janvier 2019 pour intégrer la Suite de Simulation Véhicule Autonome de Cognata Ltd., un développeur basé à Rehovot, Israël, dans la plateforme GCVP 3DExperience de Dassault Systèmes. Dassault a dit que le partenariat offrira une solution première en son genre pour les fabricants de véhicules autonomes pour définir, tester et expérimenter la conduite autonome tout au long du cycle de développement dans la plateforme 3DExperience. Cela promet d'accélérer l'addition de processus de développement de véhicules autonomes pleinement intégrés pour des véhicules autonomes plus précis, plus sûrs sur la route.

« Le partenariat avec Dassault Systèmes hâtera le développement de véhicules autonomes en faisant de la simulation un composant intégral, transparent du processus d'ingénierie », a dit Danny Atsmon, PDG et fondateur de Cognata, dans une déclaration. « Plus tôt la simulation est utilisée, plus facile il est pour les ingénieurs de modifier chaque composant du véhicule autonome et de le tester à travers un environnement virtuel, pour voir comment il fonctionne une fois incorporé dans le véhicule et confronté à des cas limites inattendus. »

De nombreuses entreprises utilisent la simulation informatique pour tester des concepts novateurs dans des environnements virtuels, travaillant plus vite et assurant des résultats optimisés avant de lancer des produits dans le monde réel, a ajouté Coleman de Dassault.

« La simulation accélère la planification, coupe les coûts et aide la prise de décision avec une plus grande précision », a-t-il dit. « Cela permet aux chercheurs de tester, vérifier et optimiser rapidement une conception pour la fabricabilité pour réduire les matériaux ; pour la sécurité en fabrication pour protéger les travailleurs ; pour la maintenance à long terme pour prolonger la vie utile du produit ; et pour l'impact environnemental, incluant des facteurs comme minimiser la quantité totale de matériau consommé, trouver des alternatives aux matériaux dangereux et concevoir pour simplifier le recyclage. »

Visualisations activées par la RA

Une autre technologie clé dans les simulations est un déploiement plus large d'applications GCVP activées par la RA comme la gamme Vuforia du développeur CAO/FAO/IAO/GCVP PTC, Needham, Mass. « Le GCVP continue d'évoluer pour apporter les transformations numériques des fabricants », a dit Francois Lamy, vice-président de la gestion des solutions GCVP pour PTC. « En fait, sans un système GCVP solide en place pour "mettre votre maison numérique en ordre", il peut être difficile d'intégrer des capacités intelligentes et connectées ou d'obtenir de meilleurs insights et analytiques. »

Pour améliorer la façon dont les conceptions de produits sont partagées, PTC a développé les applications ThingWorx et Vuforia dans son logiciel après avoir acquis les technologies il y a quelques années.

« Nous faisons constamment des améliorations à notre portefeuille GCVP pour faire de PTC le fournisseur GCVP qui démarrera les transformations numériques de nos clients », a dit Lamy. « Nous tirons parti de Vuforia, la technologie de réalité augmentée de PTC, pour publier des données multi-CAO. Avec la RA, le besoin de construire des prototypes coûteux est virtuellement éliminé. Et le risque de partager une IP d'entreprise précieuse avec des parties prenantes externes, comme la chaîne d'approvisionnement, disparaît quand vous partagez une expérience RA d'une conception de produit plutôt que les données CAO réelles elles-mêmes. »

Les applications ThingWorx Navigate prêtes à l'emploi basées sur les rôles et tâches de PTC rendent plus facile pour les utilisateurs « légers » qui n'interagissent pas typiquement avec le GCVP d'obtenir les données de produit dont ils ont besoin, a ajouté Lamy. « Les clients sont concentrés sur la construction d'une colonne vertébrale numérique cohérente et moderne de processus, données, et systèmes, incorporant des technologies de pointe [produits intelligents connectés, machines intelligentes connectées, intelligence artificielle, réalité augmentée] pour la collaboration transversale à travers l'ingénierie, la fabrication, les opérations, le service, et les applications de chaîne d'approvisionnement », a dit Lamy.

L'été dernier, PTC et le développeur de simulation Ansys Inc., Canonsburg, Pennsylvanie, ont annoncé que les entreprises s'associaient pour apporter la simulation en temps réel d'Ansys aux clients à travers le logiciel CAO Creo de PTC. « Cette nouvelle solution, Creo Simulation Live, donne aux ingénieurs une simulation rapide, facile à utiliser, pleinement intégrée dans l'environnement de modélisation CAO », a dit Lamy. « Elle élimine les allers-retours entre conception et simulation. Quand des changements sont faits aux modèles, les ingénieurs obtiennent une rétroaction en temps réel sur leurs décisions de conception, leur permettant d'itérer plus rapidement et de concevoir avec plus de confiance. »

Accès n'importe où, n'importe quand

L'accessibilité accrue aux données de fabrication via le cloud est devenue rapidement la norme plutôt que l'exception, poussée par les avantages de coûts inhérents des systèmes GCVP basés sur le cloud par rapport à ceux disponibles uniquement en versions sur site. L'offre cloud d'Autodesk est Fusion Lifecycle PLM, qui offre aux utilisateurs un environnement hautement collaboratif pour partager les données de fabrication.

« Une des tendances sous-jacentes que nous voyons dans la fabrication est la convergence de la conception et de la fabrication, même pour les clients qui ne fabriquent pas [de produits] eux-mêmes », a dit Charlie Candy, gestionnaire principal, stratégie d'affaires GTM [Go to Market] globale pour la conception chez Autodesk Inc., San Rafael, Californie. « La ligne de vue sur le processus de fabrication aide les clients à augmenter l'innovation en expérimentant plus, en prenant plus de risques en conception en itérant rapidement entre numérique et physique. En même temps, ils sont capables de maintenir un meilleur contrôle des coûts et de la portée en simulant la performance du produit et le processus de fabrication. Autodesk a investi plus d'un milliard de dollars dans les technologies de fabrication pour connecter la conception à la fabrication et aider nos clients à rester en tête. »

L'impact de cette tendance sur le GCVP est que les entreprises ont besoin de se connecter avec plus de gens, à travers plus de disciplines, plus tôt dans le processus, a dit Candy. « Pour compétitionner et se différencier, les fabricants cherchent à faire évoluer les façons dont ils travaillent, ainsi que les outils et processus de support. Cela requiert une stratégie numérique. »

Il a noté que l'approche GCVP d'Autodesk se concentre sur cinq piliers qui forment la fondation de la stratégie numérique d'un client : personnalisation de masse ; collaboration ; expérience client ; fabrication flexible ; et services connectés. « De ces cinq piliers, la collaboration est constamment classée par les clients comme la priorité la plus haute », a dit Candy. « Impliquer les bonnes personnes au bon stade pour mener les décisions critiques est ce qui définit le succès d'un projet ou produit. »