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Digital Twin et Virtual Commissioning dans la modernisation des lignes de production

Banner showing robotic arms operating on an automated production line in a modern manufacturing facility. The image illustrates smart factory automation, industrial robotics, and digital solutions for efficient manufacturing processes.
Catégorie:
SPS/PLC
Secteur:
Industrie automobile

Client

Scania est un constructeur mondial de poids lourds, d’autobus et de moteurs, reconnu pour la qualité de sa production et l’optimisation continue de ses processus industriels. Face à des exigences opérationnelles croissantes et à la nécessité de moderniser son infrastructure d’automatisation, l’entreprise a décidé de mettre en œuvre le concept de Digital Twin et de réaliser une mise en service virtuelle de ses lignes de production.

L’objectif était de minimiser le risque d’arrêts de production et d’améliorer l’efficacité du déploiement des changements.

Défi

La modernisation de lignes de production actives dans l’industrie automobile comporte des risques opérationnels importants. Toute modification des systèmes de contrôle peut affecter la continuité de la production, la qualité des produits et les délais de livraison.

Scania avait besoin d’une solution permettant :

  • La création d’un Digital Twin reproduisant fidèlement les processus de production réels,
  • La réalisation d’un Virtual Commissioning des systèmes d’automatisation avant leur déploiement physique,
  • La mise à jour des programmes de contrôle PLC conformément aux nouvelles exigences opérationnelles,
  • La réduction des tests effectués directement sur la ligne de production,
  • La minimisation du risque d’arrêts lors de la mise en œuvre des changements.

Un autre défi consistait à garantir que le modèle numérique reproduise fidèlement les interactions réelles entre les équipements ainsi que l’enchaînement des différentes opérations de production. La seule vérification du code des automates programmables industriels (API) ne suffit pas pour évaluer le comportement de l’ensemble de la ligne de production. Il est également essentiel de vérifier comment les automates réagissent aux signaux provenant des équipements connectés et si les différentes séquences se déroulent conformément au fonctionnement prévu.

Plus l’environnement de simulation reproduit fidèlement le comportement de l’installation réelle, plus il est possible d’identifier les anomalies potentielles avant la mise en œuvre sur la ligne de production.

Solution

Le projet de modernisation a été réalisé selon la méthodologie Digital Twin et Virtual Commissioning.

Développement du Digital Twin

Nous avons créé un modèle numérique des lignes de production qui :

  • Reproduit les processus de production réels,
  • Simule la logique de contrôle PLC,
  • Permet de tester différents scénarios de production,
  • Autorise l’analyse du comportement du système dans diverses conditions opérationnelles.

La préparation de l’environnement de simulation nécessite de modéliser avec précision le fonctionnement des différents équipements ainsi que leurs interactions. Il est ainsi possible d’analyser la réaction de la ligne de production aux signaux générés par les programmes des automates programmables industriels (API), sans devoir effectuer tous les tests sur l’installation physique.

Le modèle permet de vérifier si les différents composants du processus fonctionnent ensemble conformément aux spécifications définies et si les séquences de commande programmées correspondent au déroulement prévu des opérations de production.

Virtual Commissioning

Nous avons réalisé une mise en service virtuelle des systèmes d’automatisation, permettant :

  • De tester les programmes PLC mis à jour avant leur déploiement physique,
  • De vérifier la logique de contrôle et les séquences de processus,
  • D’identifier les erreurs potentielles et les goulots d’étranglement,
  • De réduire le nombre de tests nécessitant l’arrêt de la production.

La mise en service virtuelle permet de vérifier le fonctionnement des programmes des automates programmables industriels (API) dans différents scénarios opérationnels, avant leur déploiement sur la ligne de production réelle. Les tests portent notamment sur l’enchaînement des opérations, les réactions du système aux signaux d’entrée ainsi que les interactions entre les différents équipements.

L’environnement de simulation permet également de tester des situations dans lesquelles le processus s’écarte de son déroulement normal, par exemple à la suite d’un signal erroné ou d’une réaction inattendue d’un équipement. Cela permet d’identifier les problèmes liés à la logique de commande et d’apporter les corrections nécessaires avant le début de la mise en service physique.

Une fois les programmes et les scénarios de test validés, le projet peut passer à l’étape suivante du déploiement avec une logique de commande préalablement vérifiée, ce qui réduit le nombre de modifications à effectuer directement sur la ligne de production.

Mise à jour des programmes de contrôle

Nous avons mis à jour les programmes de contrôle de la ligne de production, en les adaptant aux nouvelles exigences opérationnelles et aux résultats des simulations.

Nous avons mis à jour les programmes de commande de la ligne de production afin de les adapter aux nouvelles exigences opérationnelles et aux résultats des simulations réalisées.

L’utilisation de l’environnement Digital Twin nous a permis de valider les modifications apportées avant leur déploiement sur les équipements réels. Nous avons ainsi pu vérifier le bon déroulement des séquences de commande et identifier les problèmes potentiels liés aux interactions entre les différents composants du système.

Les résultats des tests ont servi de base à de nouveaux ajustements des programmes des automates programmables industriels (API), réduisant ainsi la nécessité d’effectuer des modifications directement sur la ligne de production pendant sa mise en service.

Documentation et reporting

Nous avons assuré un reporting détaillé de l’avancement du projet et préparé une documentation technique complète, soutenant la maintenabilité à long terme et l’évolution future du système.

Résultats

La réalisation du projet a apporté à Scania des bénéfices opérationnels significatifs :

  • Mise en œuvre réussie du concept de Digital Twin dans un environnement de production,
  • Réalisation du Virtual Commissioning réduisant la nécessité de tests physiques,
  • Réduction du risque d’arrêts lors de la modernisation des lignes de production,
  • Amélioration des processus de production grâce à la validation préalable des changements,
  • Augmentation de l’efficacité des déploiements et meilleure prévisibilité des résultats,
  • Documentation précise soutenant la stabilité et l’optimisation continue du système.

Le projet a permis de moderniser les lignes de production de manière contrôlée et sécurisée, conformément aux objectifs opérationnels, tout en posant les bases d’une digitalisation accrue des processus dans l’esprit de l’Industrie 4.0.

Field technician using a laptop in an industrial facility, representing field service management, maintenance, inspections, digital workflows, and Industry 4.0.

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Jakub Orczyk

Membre du Conseil d’administration/Directeur des ventes VM.PL

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