Automatisation basée sur la localisation : Comment les jumeaux numériques d'actifs mobiles pilotent le succès de l'automatisation industrielle

27 août 2021

Cet article explique pourquoi le concept prometteur de jumeau numérique a souvent manqué son objectif d'automatisation et connectivité de bout en bout. Il argue que pour atteindre une transformation digitale complète, les entreprises doivent équiper leurs jumeaux numériques de données précises de localisation de tous les actifs mobiles sur le shop floor et dans la chaîne d'approvisionnement. Ces données de localisation complètes permettent aux jumeaux numériques de créer des insights exploitables pour l'excellence opérationnelle, l'automatisation intelligente des processus, et l'augmentation de la qualité de production. Les cas d'usage décrits incluent l'automatisation basée sur la localisation de la gestion d'actifs au contrôle d'outils, résultant en productivité, qualité, flexibilité et durabilité accrues.

Selon la définition du Digital Twin Consortium, les jumeaux numériques sont une représentation virtuelle d'entités et processus du monde réel, et le mécanisme par lequel les entités virtuelles et réelles sont synchronisées.[1] En utilisant des données de capteurs, les jumeaux numériques créent un modèle virtuel qui peut être utilisé pour analyser, optimiser et automatiser l'état actuel et futur d'actifs ou processus physiques dans des environnements industriels. De l'itération produit, la gestion d'actifs, la maintenance prédictive, et la prévention des temps d'arrêt, les jumeaux numériques permettent une variété de cas d'usage et permettent aux entreprises de prendre des décisions basées sur les données autour de la maintenance, la durabilité, l'efficacité des processus et la performance.

La pièce manquante pour l'automatisation de bout en bout

Bien que le concept de jumeau numérique ne soit pas nouveau, sa pertinence pour l'automatisation industrielle et l'implémentation de processus de fabrication intelligents ne cesse d'augmenter. Dans le passé, tant le shop floor physique que son jumeau numérique avaient un inconvénient : l'absence étonnante de données sur les actifs mobiles sur le shop floor. Mehdi Bentanfous, CEO Amériques de KINEXON Inc. déclare que « l'impact d'un jumeau numérique n'est aussi fort que les données dont il tire. Les machines, qui ne représentent que 1 % de tous les actifs dans une installation de production typique, sont la partie principale qui a été digitalisée jusqu'ici. Cela signifie que les entreprises manquent d'informations critiques sur 99 % de leur shop floor — à savoir les actifs qui se déplacent dans l'usine, incluant produits, palettes, outils, AGV. L'approche de KINEXON est basée sur la localisation, ce qui signifie que des capteurs de suivi d'actifs en temps réel ultra-précis fournissent des données qui reflètent véritablement les processus dynamiques sur le shop floor et la chaîne d'approvisionnement et créent une conscience situationnelle sans précédent. »

Ainsi, tandis que les jumeaux numériques ont été exploités avec succès pour le contrôle de machines et le prototypage, les entreprises n'ont guère effleuré la surface du potentiel des données en temps réel sur la localisation et le statut produit des actifs sur le shop floor et dans la chaîne d'approvisionnement. La plateforme d'automatisation basée sur la localisation (LAP) de KINEXON est là pour combler cet écart de données actuel, transformant les données de localisation de différentes sources technologiques en un jumeau numérique basé sur la localisation. Ce jumeau numérique génère alors des insights exploitables en temps réel. Selon Jan Burian, Directeur Senior, Responsable IDC Manufacturing Insights EMEA, « la localisation en temps réel est une partie essentielle et intégrale de l'usine intelligente de demain. Ainsi, avec la transparence qui peut être atteinte sur le shop floor, les entreprises sont en mesure d'améliorer leur débit de production et leur logistique. »

Compte tenu de l'automatisation croissante des machines et processus, digitaliser les actifs mobiles impliqués s'avère inestimable pour l'automatisation et l'optimisation de bout en bout du processus de production. Le long de la chaîne d'approvisionnement, les données en temps réel des actifs mobiles peuvent être suivies par diverses technologies, comme l'UWB ou le BLE en intérieur, et le GPS en extérieur. Elles sont ensuite traitées et activées dans une plateforme d'automatisation basée sur la localisation, qui alimente simultanément d'autres systèmes tiers tels que WMS, MES et plateformes IoT et analytiques. Un WMS pourrait par exemple réagir plus vite et reprioriser la gestion des commandes en temps réel, tandis qu'un MES bénéficierait d'un meilleur contrôle et planification de machines basé sur des données de réapprovisionnement matériel en temps réel. De plus, les plateformes IoT et analytiques générales bénéficient typiquement de l'intégration d'une plateforme d'automatisation basée sur la localisation. Données supérieures reçues de la LAP, elles peuvent analyser les processus de chaîne d'approvisionnement pour la première fois de façon holistique, du fournisseur au client. C'est possible en combinant les données de localisation du jumeau numérique avec des données de capteurs comme la température, la pression, et d'autres données contextuelles liées aux commandes. Cette transparence de bout en bout est l'un des livrables les plus cruciaux dans les initiatives de transformation digitale.

Une clé pour permettre aux entreprises de pleinement exploiter les bénéfices de l'Internet des Objets Industriel (IIoT) est l'accent inégalé de KINEXON sur l'interopérabilité. Assurer que le jumeau numérique intègre les technologies sur l'ensemble du spectre de localisation et s'intègre aussi sans heurt dans la pile logicielle actuelle crée des synergies entre systèmes logiciels, utilisateurs et processus le long de toute la chaîne d'approvisionnement. KINEXON vise que son jumeau numérique transforme les silos technologiques en sources de données à valeur ajoutée, et permette des cas d'usage de fabrication intelligente via le partage et l'intégration de données.

Il n'y a aucun doute que les jumeaux numériques sont là pour rester, et 2020 en a été la preuve pour leur valeur dans la fabrication discrète. « En période de perturbation économique et de volatilité de la demande, comme nous l'avons vécu pendant la pandémie COVID-19, les Jumeaux Numériques peuvent aider les entreprises à développer des plans robustes et résilients pour leurs chaînes d'approvisionnement et leur production. C'est un avantage inestimable, » dit Bentanfous de KINEXON. Sans surprise, il y a une trajectoire de croissance tremendous pour le marché du jumeau numérique. Avant la pandémie, les recherches de Gartner ont trouvé que 13 % des organisations implémentant des projets IoT utilisaient déjà des jumeaux numériques, tandis que 62 % étaient soit en train d'établir l'usage de jumeaux numériques, soit planifiaient de le faire. Après la pandémie, Gartner s'attend à ce que d'ici 2023, un tiers des entreprises de taille moyenne à grande ayant implémenté l'IoT auront implémenté au moins un jumeau numérique associé à un cas d'usage motivé par le COVID-19.[2] L'ensemble du marché est prévu pour atteindre 48,2 milliards USD d'ici 2026.[3]

Top 5 raisons d'investir dans un jumeau numérique basé sur la localisation

1. Optimisation des processus et temps de production accéléré

Les jumeaux numériques basés sur la localisation peuvent exploiter les données pour d'innombrables cas d'usage IoT, incluant la gestion d'inventaire, l'automatisation des processus, la production sans papier, le track & trace, le contrôle d'outils automatisé, les opérations AMR, la recherche & localisation. Les données ne sont pas seulement une source clé pour l'automatisation mais aussi la traçabilité et la création de fil numérique le long de toute la chaîne d'approvisionnement. Les jumeaux numériques peuvent aider à réduire le gaspillage, les retards et les inefficacités en exploitant les données historiques et en temps réel pour faire des prédictions futures.

2. Évaluation des risques en temps réel et maintenance prédictive

Les données traitées par une plateforme d'automatisation basée sur la localisation (LAP) sont cruciales pour l'identification des risques vis-à-vis des travailleurs ainsi que des actifs. Plutôt que de s'appuyer sur des calendriers de maintenance génériques ou périodiques, les jumeaux numériques permettent une maintenance prédictive, basée sur l'état. Cela prévient les temps d'arrêt machines non désirés, rationalise les ressources, et améliore la disponibilité et la fiabilité des actifs. Au même moment, ils portent un potentiel tremendous pour la sécurité des travailleurs, la prévention des collisions, et d'autres applications de sécurité au travail.

3. Valeur immédiate et ROI rapide

Un Jumeau Numérique pour les objets mobiles est alimenté par des données de RTLS et autres systèmes de localisation prêts à l'emploi. Leurs résultats alimentent des décisions basées sur les données, aident à identifier les goulets d'étranglement et les opportunités d'optimisation.

Avec une interface conviviale, ils apportent une valeur immédiate au niveau opérationnel sans alourdir les systèmes IT ou OT existants.

4. Intégration de tous les systèmes IoT

L'interopérabilité est un aspect clé d'une stratégie de transformation digitale réussie. Le Jumeau Numérique de KINEXON est conçu pour s'intégrer sans heurt dans les piles logicielles existantes et traiter des données de toute source technologique. Sans exigences excessives sur l'IT ou l'OT, il active directement l'automatisation basée sur la localisation tout en fournissant une entrée supérieure pour d'autres processus IoT et analyses big data dans des logiciels tiers.

5. Pérenniser votre entreprise

Les jumeaux numériques et l'automatisation basée sur la localisation sont les fondations pour récolter les bénéfices de nouvelles technologies de pointe comme l'IA ou le machine learning. En tant que hub d'automatisation central, ils réduisent les silos technologiques et départementaux et favorisent la collaboration et l'innovation. Cela devient de plus en plus pertinent quand on prend en compte la demande pour la surveillance à distance en temps réel, le dépannage, la coopération, et les réalités de travail dans un monde de plus en plus global et fragmenté.

Cas d'usage exemple :

Les Jumeaux Numériques sont précieux dans tous les secteurs industriels, mais l'automobile et la fabrication sont parmi les secteurs clés pour leur utilisation :

—         Fabrication : 5 % de vitesse de ligne d'assemblage plus rapide grâce au Contrôle d'Outils Automatisé 

Un fabricant automobile mondial de premier plan exploite la plateforme d'automatisation basée sur la localisation de KINEXON pour le contrôle d'outils automatisé le long de la ligne d'assemblage. La configuration automatisée des outils, la création rapide et efficace de géofences, et la visualisation numérique ultra-précise du processus d'assemblage n'ont pas seulement créé des millions d'économies, mais ont aussi aidé à réduire les erreurs manuelles ainsi que les rappels de produits. La solution de KINEXON pour le fabricant de véhicules multinational a été reconnue par plusieurs prix de l'industrie.

—         Fournisseur automobile : Économies annuelles et augmentations de productivité grâce à l'Optimisation du Flux Matériel

Le fournisseur automobile leader Continental exploite le logiciel de KINEXON pour l'optimisation de la chaîne d'approvisionnement et du flux matériel. Les AGV et boîtes de prélèvement sont équipés de capteurs RTLS dont les données sont traitées dans le jumeau numérique. La solution n'a pas seulement augmenté l'utilisation des AGV, elle a aussi optimisé la fourniture et le réapprovisionnement matériel tout en offrant une transparence totale sur les processus intralogistiques. Plus de détails sur le spectre complet des solutions sont disponibles dans cette étude de cas.

Conclusion : Complétez votre Transformation Digitale avec des Jumeaux Numériques Activés par la Localisation 

« Les données de localisation restent l'une des plus grandes ressources inexploitées pour les entreprises aujourd'hui. En même temps, tirer une vraie valeur des applications IoT repose sur des données fiables et précises de l'univers de la 'Localisation des Objets', » dit Bentanfous.

Investir dans les jumeaux numériques n'est pas seulement une décision financière raisonnable pour le résultat net d'aujourd'hui, cela prépare une entreprise pour des économies de coûts supplémentaires à moyen et long terme. Donnée la récente révolution des prix et l'adoption croissante de différentes technologies de localisation comme l'Ultra-Wideband (UWB) ultra-précis pour le suivi en intérieur ou le GPS pour le suivi en extérieur, le potentiel d'ajouter de la valeur via l'automatisation basée sur la localisation avec un jumeau numérique pour les objets mobiles est maintenant prêt et disponible pour chaque entreprise à exploiter.

Jasmin Welter est la Responsable Marketing B2B pour l'entreprise technologique mondiale KINEXON. Chez KINEXON, Jasmin pilote l'utilisation des technologies de localisation pour l'automatisation industrielle basée sur la localisation. Jasmin a plus de 10 ans d'expérience travaillant avec et pour des entreprises internationales dans les industries manufacturières et logistiques, avec un focus particulier sur la fabrication intelligente et la transformation digitale. Vous pouvez connecter avec Jasmin sur LinkedIn et suivre les mises à jour sur l'automatisation basée sur la localisation ici

[1] https://www.digitaltwinconsortium.org/initiatives/the-definition-of-a-digital-twin.htm
[2] https://www.gartner.com/en/newsroom/press-releases/2020-10-29-gartner-survey-reveals-47-percent-of-organizations-will-increase-investments-in-iot-despite-the-impact-of-covid-19-
[3] https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/digital-twin-market-225269522.html