Newsletter N°6 - L’usine virtuelle devient une réalité à System@tic

Simulation d'une ligne d'assemblage dans Delmia (cas Airbus)En période de crise encore plus qu'en temps normal, les industriels de tous secteurs se concentrent sur des objectifs stricts : faire plus de produits avec le même moyen, réutiliser  (on parle de carry over dans l'automobile) davantage ces moyens et réduire les montés en cadence (ramp-up). Quoi de mieux pour cela que de mettre au point ses procédés sur des modèles virtuels ?

Le pôle de compétitivité System@tic Paris Région s'intéresse depuis sa création à ces problématiques. Usine Numérique est d'ailleurs le nom d'un de ses premiers projets labellisés. Son objectif : « mettre en place l'ensemble des outils de simulation d'un système global de production et l'intégrer dans une vision 3D partagée dans le cadre de l'entreprise étendue », commente Bernard Boime, responsable du portfolio management des projets de recherche chez EADS Innovation works et coordinateur du projet. Pour y parvenir, « Nous avons établi une roadmap sur cinq ans », poursuit-il. Le projet est ainsi découpé en plusieurs phases de 18 mois chacune.

Trois axes majeurs pour la phase 1

La première phase, dotée d'un budget de 12,5 millions d'euros, a réuni 19 partenaires, grands groupes, PME et laboratoires. Elle comportait trois sous-projets majeurs.

Le premier, Ingénierie de l'usine, consistait à décrire la structure générique des unités de production, afin de définir l'architecture générale de l'usine numérique. « Il a défini dans l'environnement Catia V5, l'ensemble des éléments  nécessaires et comment ils doivent s'interfacer depuis l'échelle de la simulation des postes jusqu'à l'aspect logistique générale », commente Bernard Boime.

Cellule robotisée de perçage de la voilure du Falcon 7X

Le deuxième, baptisé Ingénierie des procédés, s'est concentré sur la simulation des opérations métiers. Il a abouti à plusieurs démonstrateurs développés à partir de cas industriels : simulation de comportement physique réaliste de faisceaux électriques lors de leur mise en place en temps réel dans des portières (en environnement immersif) pour Renault ; description complète et ordonnancement du processus de photolithographie (près de 70 postes successifs) chez Altis Semiconductor ; simulation de poste d'assemblage voilure-tronçon en 3D avec introduction de phases opératives par des humains virtuels (des mannequins programmés par objectif et qui prennent des décisions d'ordonnancement et d'interaction avec les outils et les autres opérateurs) en aéronautique...

Le dernier, Ingénierie du contrôle, traitait du contrôle non destructif (CND). « L'idée était de développer des outils de simulation des opérations de CND afin de bien préparer et former les opérateurs et apporter une aide en temps réel aux opérateurs qualifiés », explique le coordinateur du projet. Différents modèles ont été développés (ultrasons, courants de Foucault...) et intégrés dans CIVA, une solution développée par le CEA. L'objectif principal étant de visualiser dans le monde virtuel les défauts générés, afin de mieux comprendre ce qui se passe lors de certains procédés de fabrication. Dans cette thématique figurait aussi le développement d'outils de préparation de trajectoires de robots de contrôle sur pièces réelles, ainsi que les problématiques de récupérations de données issues de mesures sur des pièces réelles pour recalibrer des géométries CAO ou adapter les procédés en temps réel.

La deuxième phase est en cours

La première phase s'est terminée en juin 2007. La seconde, encore en cours, a démarré en janvier 2008. Baptisée logiquement Usine numérique 2, elle bénéficie d'un budget de 15,3 millions d'euros et compte 22 partenaires. Cette fois, il s'agit, en s'appuyant sur l'architecture V6 de Dassault Systèmes, de « construire les outils de gestion de données nécessaires à la mise en œuvre de grandes simulations d'usines, de mettre en œuvre le travail collaboratif entre l'usine et ses fournisseurs et gérer des vues multi-échelle, rapprocher le monde virtuel du monde réel en traitant en particulier les problématiques de temps réel et les variations réalistes des modèles, et d'intégrer dans le modèle de simulation un humain virtuel au comportement physique et cognitif le plus réaliste possible », détaille Bernard Boime.

Simulation de ligne de fabrication chez Altis Semiconductor

Côté bases de données, des scénarios on permis de développer des outils capables de générer une gamme de fabrication et une logistique de partenariats. Chez Dassault Aviation, par exemple, la cascade des opérations de fabrication  remontantla chaîne des fournisseurs est calquée sur le tronçonnnement du fuselage de l'avion.

Pour l'intégration virtuel-réel, les partenaires visent le développement d'un modèle le plus réaliste et précis possible, intégrant le temps réel et les variations du modèle réel (resynchronisation avec le monde réel, détection en temps réel de défaillance, intégration du contrôle non destructif en ligne, modélisation fine des processus d'usinage et prise en compte du tolérancement). Dans ce domaine, Altis travaille en particulier sur du réordonnancement de procéssus à chaud, Spring Technologies sur de la modélisation fine d'usinage.

Dernier thème de la phase 2 : modéliser les comportements cognitifs complexes pour reproduire fidèlement les postures, les gestes et techniques des humains dans le monde virtuel. « Le CEA et l'INRIA ont travaillé sur les modèles comportementaux des humains virtuels. Ils ont beaucoup avancé mais cela nécessite encore beaucoup de couplages entre leurs technologies et l'environnement de simulation », commente le coordinateur du projet.

Une troisième phase en préparation

intégration Virtuel/réel au CEA ListLa phase 2 n'est pas encore terminée, mais les partenaires pensent déjà à la suite. Ainsi la phase trois est-elle en préparation. « Elle consistera principalement à préparer la mise online de ces technologies afin de pouvoir déployer des services pour l'entreprise étendue au travers d'une plateforme Usine Numérique », commente Bernard Boime. D'ici là, certaines avancées des deux premières phases seront certainement intégrées dans les produits commerciaux des partenaires, dans la V6 de Dassault Systèmes, en particulier...