Le logiciel de jumeau numérique permet aux fabricants d'explorer l'automatisation avant d'investir du capital

Le problème de l'exploration de l'automatisation

Les fabricants de toutes tailles reconnaissent que l'automatisation peut aider à résoudre les pénuries de main-d'œuvre, augmenter le débit et la qualité, réduire les déchets et fournir une production plus constante. Pourtant, le chemin qui mène de la reconnaissance de ce potentiel au déploiement réel d'une cellule robotisée est souvent intimidant. Le marché est encombré de milliers de robots industriels de formes et de tailles innombrables, provenant d'une grande variété de marques, ainsi que de milliers d'effecteurs finaux et de périphériques. Si l'on combine ces options avec différents agencements, exigences de sécurité et besoins d'intégration, le nombre de configurations possibles devient presque infini.

Pour une entreprise novice en automatisation, les questions s'accumulent rapidement. Quelle taille de robot et quels périphériques sont nécessaires ? Quelle surface au sol la cellule occupera-t-elle ? Le débit justifiera-t-il l'investissement ? Dans quelle mesure le nouveau système s'intégrera-t-il aux machines existantes ? Y a-t-il un risque d'être enfermé dans un fournisseur unique ? Combien de temps prendra le retour sur investissement ? Répondre à ces questions avec des dessins statiques, des plans CAO ou des feuilles de calcul est possible, mais ces outils ne révèlent pas comment un système robotique se comportera réellement en pratique.

Pourquoi les jumeaux numériques sont importants maintenant

Les conditions macroéconomiques rendent les décisions d'investissement plus difficiles. L'incertitude économique mondiale et la hausse des coûts des intrants énergétiques pèsent sur les fabricants. Le moral des investisseurs et le sentiment ont baissé sur plusieurs marchés clés, et de nombreuses entreprises soumettent les nouvelles dépenses d'investissement à un examen plus minutieux. Dans ce contexte, la tentation est de reporter les projets d'automatisation jusqu'à ce que les conditions semblent plus prévisibles. Mais l'incertitude ne signifie pas nécessairement rester immobile.

Le logiciel de jumeau numérique offre un moyen de réduire les risques lors de l'exploration précoce. Au lieu d'engager des capitaux dès le départ, les fabricants peuvent construire un modèle virtuel d'une cellule robotisée proposée et le tester dans des conditions réalistes. Le jumeau numérique agit comme une simulation dynamique qui améliore les représentations statiques. Il permet aux entreprises de comparer les robots et les agencements, de tester les périphériques, d'affiner les positions de base des robots, d'explorer les agencements de protection, de modéliser le flux de pièces et de considérer l'accès des opérateurs avant l'achat de tout équipement physique.

Cette approche est particulièrement précieuse pour les acheteurs novices en automatisation. Elle complète également le travail des intégrateurs de systèmes. Bien qu'un jumeau numérique ne remplace pas nécessairement un intégrateur de systèmes, il peut aider les fabricants à évaluer les robots et à planifier les applications plus efficacement avant de faire appel à un intégrateur ou avant de commencer la mise en œuvre interne.

Ce qu'un jumeau numérique peut vous montrer

Un jumeau numérique est un modèle virtuel d'une cellule robotisée complète. Il peut inclure le robot, l'outillage en bout de bras, les montages, les convoyeurs, les capteurs, les opérateurs et l'équipement environnant. Plutôt que de se fier à des hypothèses et des croquis, le jumeau numérique démontre comment le système fonctionnera réellement. Cette vision peut être décomposée en plusieurs domaines clés.

Portée, trajectoires et temps de cycle

L'une des premières choses qu'un jumeau numérique peut vérifier est de savoir si le robot atteindra toutes les positions requises. Cela peut sembler basique, mais les problèmes de portée n'apparaissent souvent qu'après l'installation. Le logiciel de jumeau numérique permet aux utilisateurs de tester les trajectoires et les chemins d'outil à l'avance, en affinant les positions de base et l'orientation pour garantir que le robot peut accéder à chaque point de l'enveloppe de travail.

L'estimation du temps de cycle est un autre avantage majeur. En simulant le mouvement réel du robot, y compris l'accélération, la décélération et les actions auxiliaires, les fabricants peuvent estimer la durée de chaque cycle de production. Cette information alimente directement les calculs de débit et aide à valider si l'investissement en automatisation atteindra les objectifs de production.

Risques de collision et accès de maintenance

Les jumeaux numériques peuvent identifier les risques de collision avant qu'ils ne deviennent des problèmes réels. En modélisant la cellule complète, y compris les montages, les convoyeurs et les opérateurs, le logiciel peut mettre en évidence les interférences potentielles entre le robot et l'équipement environnant. Cela permet aux ingénieurs de repenser les agencements et d'ajuster la géométrie de la cellule de travail pendant la phase de planification.

L'accès des opérateurs et les dégagements de maintenance sont tout aussi importants. Une cellule qui fonctionne bien en théorie mais qui ne peut pas être entretenue en toute sécurité entraînera des temps d'arrêt et de la frustration. Le logiciel de jumeau numérique aide à évaluer la facilité avec laquelle les opérateurs peuvent charger les pièces, décharger les composants finis et atteindre les composants critiques pour la maintenance de routine.

Modèles d'application pour les points de départ

Certaines plateformes de jumeau numérique incluent des modèles d'application conçus pour donner aux entreprises une longueur d'avance. Ceux-ci sont particulièrement utiles lorsqu'un fabricant sait quelle tâche il veut automatiser, comme la palettisation, le soudage ou le chargement de machines, mais n'est pas sûr du robot, de la pince ou de l'agencement qui conviendra le mieux. Les modèles fournissent un point de départ éprouvé qui peut être personnalisé en fonction des dimensions des pièces, des cadences de production et des contraintes d'espace au sol du fabricant.

Plateformes de jumeau numérique comme RoboDK

RoboDK est un exemple de logiciel de jumeau numérique et de programmation hors ligne qui prend en charge cette exploration précoce. La plateforme permet aux utilisateurs de tester des robots de plus de 1 400 marques, ce qui permet de comparer différentes marques et modèles sans acheter de matériel. Cette diversité de choix est importante car les fabricants ne veulent pas se retrouver enfermés dans un seul fournisseur ou un robot sous-optimal après avoir déjà engagé des capitaux.

En simulant une large gamme de robots dans un même environnement, les fabricants peuvent identifier le meilleur choix pour leur application. Ils peuvent évaluer la portée, la charge utile, la vitesse et la compatibilité avec différents effecteurs finaux. Le résultat est un processus de sélection plus éclairé qui réduit le risque d'erreurs coûteuses.

Étapes pratiques pour commencer

• Commencez par une définition claire de la tâche, y compris les dimensions des pièces, les attentes en matière de temps de cycle et le débit requis.
• Utilisez un jumeau numérique pour tester plusieurs marques et tailles de robots avant de réduire à une liste restreinte.
• Modélisez l'agencement complet de la cellule, y compris les convoyeurs, les montages, les protections et l'accès des opérateurs, pour découvrir les problèmes potentiels dès le début.
• Estimez les temps de cycle et comparez-les aux objectifs de production pour valider le business case.
• Affinez itérativement les positions de base et les trajectoires des robots pour minimiser l'espace au sol et maximiser l'efficacité.
• Impliquez les opérateurs et le personnel de maintenance dans la revue de conception virtuelle pour capturer les préoccupations ergonomiques et de maintenabilité.
• Une fois le jumeau numérique affiné, partagez la simulation avec un intégrateur de systèmes ou utilisez-la comme base pour la mise en œuvre interne.

Transformer l'incertitude en action éclairée

Le climat économique actuel peut rendre les dépenses d'investissement plus risquées, mais refuser d'agir en raison de l'incertitude peut être un risque concurrentiel encore plus grand. L'automatisation reste une réponse puissante aux défis de main-d'œuvre, aux exigences de qualité et aux pressions sur les coûts. Le logiciel de jumeau numérique donne aux fabricants un moyen peu coûteux d'explorer les options, de comparer les alternatives et de valider les plans avant de prendre des engagements financiers contraignants.

Pour les entreprises novices en automatisation, la capacité de tester et d'affiner un concept virtuellement est un changeur de jeu. Cela transforme une décision intimidante en un exercice d'ingénierie structuré. Les informations tirées d'un jumeau numérique peuvent raccourcir le calendrier d'intégration, réduire les ordres de modification et améliorer la probabilité que l'installation finale réponde aux attentes de performance.

En fin de compte, les jumeaux numériques ne sont pas seulement un outil de conception. Ils sont un facilitateur stratégique qui permet aux fabricants d'avancer avec confiance. En explorant l'automatisation dans un environnement virtuel, les organisations peuvent engager des capitaux uniquement lorsqu'elles ont une image claire de ce qui fonctionnera, de combien cela coûtera et de quel retour cela générera.

Cet article est basé sur un reportage de The Robot Report. Lire l'article original.