Mise en service virtuelle : réduire les coûts et améliorer la validation des machines
Publié le 1 octobre 2025 dans Industry 4.0
Comment la mise en service virtuelle peut-elle éliminer les confusions coûteuses et permettre aux fabricants d'innover en toute confiance ?
« Nous n'en avons pas parlé parce que je pensais que vous le saviez » est une phrase que j'ai souvent entendue au fil des ans.
Une mauvaise communication est la principale raison pour laquelle les projets d'automatisation industrielle ne se déroulent pas comme prévu lors de la mise en service. Qu'il s'agisse d'une nouvelle machine, d'une nouvelle cellule ou d'une ligne entière, des malentendus surviennent souvent entre les partenaires du projet quant à la conception. Consulter la documentation n'aide pas toujours, car ce sont souvent des informations inexactes, vagues ou incomplètes qui sont à l'origine du désaccord.
Les malentendus concernant les entrées, les sorties et les interfaces en sont un parfait exemple. Un intégrateur de systèmes peut supposer qu'un équipement utilise EtherCAT, alors que le fabricant s'attend à Profinet. Ou peut-être qu'un intégrateur de ligne oublie de mentionner un capteur qui capture des informations supplémentaires importantes pour la sécurité de la machine. Dans les deux cas, le résultat est le même : des coûts supplémentaires, une perte de temps et une frustration croissante pour toutes les parties concernées.
La solution est simple : ne laissez pas les humains produire seuls les caractéristiques techniques. La mise en service virtuelle permet d'obtenir des spécifications beaucoup plus précises.
Qu'est-ce que la mise en service virtuelle ?
Le premier point à souligner est que la mise en service virtuelle n'est pas la même chose que la simulation. La simulation consiste à tester des idées, à explorer des scénarios hypothétiques et à déterminer ce qui est possible et ce qui ne l'est pas. La mise en service virtuelle s'appuie sur cela en permettant de tester des systèmes de fabrication entiers dans un environnement virtuel.
Cela permet d'identifier et de résoudre les problèmes potentiels avant le début de la mise en service physique. Elle fournit également une plateforme permettant de générer des caractéristiques techniques système précises, éliminant ainsi une grande partie des conjectures qui s'immiscent dans les flux de travail traditionnels des projets.
Elle s'appuie sur les technologies Model-In-the-Loop (MiL), Software-in-the-Loop (SiL), Hardware-in-the-Loop (HiL) et les jumeaux numériques pour créer la configuration optimale des machines et des lignes. Le résultat n'est pas seulement un modèle, mais une base solide pour la mise en œuvre physique.
Le secret est plus simple que vous ne le pensez : il suffit d'installer des sous-compteurs. Grâce à eux, vous pouvez voir où l'énergie est réellement consommée, qu'il s'agisse de lignes, de zones ou même de machines individuelles. Et même si cela peut sembler trop simple, les sous-compteurs vous permettent d'isoler les gros consommateurs d'énergie, de repérer les consommations inutiles et, au final, de définir des indicateurs de performance clés (KPI) réels.
Au-delà de la simple alimentation électrique, les environnements de production doivent également surveiller des paramètres connexes tels que le débit d'air, les systèmes de refroidissement et même l'utilisation d'air comprimé. Les capteurs de débit, les capteurs thermiques et les transmetteurs de pression sont vos alliés dans ce domaine. Ils constituent une assurance peu coûteuse contre le gaspillage et une base solide pour la génération de données sur vos émissions de carbone.
Comme l'ajoute Stefan Jensen, de plus en plus de clients vous demanderont votre empreinte énergétique par pièce, et la dure réalité est que si vous ne pouvez pas leur fournir de chiffres réels, quelqu'un d'autre le fera.
Quatre applications clés
1. Production d'un plan numérique
La mise en service virtuelle élimine toute ambiguïté en extrayant des informations détaillées sur les tolérances, les performances, les interfaces logicielles et bien plus encore afin de générer des caractéristiques techniques système précises. Le plan numérique qui en résulte élimine toute confusion et rationalise l'installation.
Une fois créé, ce plan peut être réutilisé comme un outil de « copier-coller » pour reproduire des lignes sur plusieurs sites. Les fabricants bénéficient ainsi d'une cohérence, d'un déploiement plus rapide et d'un moyen fiable d'augmenter leur capacité de production sans avoir à réinventer la roue à chaque fois.
2. Réduction du temps et des coûts après l'installation
Un grand constructeur de lignes m'a dit un jour que lors de la construction d'une nouvelle ligne, seuls 20 % du coût total sont consacrés à la conception, à l'achat et à l'installation. Les 80 % restants interviennent après coup, lors du débogage, de l'intégration et de la mise au point du bon fonctionnement de la ligne. La résolution de toutes les erreurs après l'installation prend en moyenne 12 mois.
Les essais virtuels permettent d'éviter cela en testant à l'avance les flux de processus, les interactions entre les machines et même les interventions des opérateurs. Ces répétitions numériques fournissent des informations essentielles sur les goulots d'étranglement et les points de défaillance potentiels. En les résolvant dans le monde virtuel, les entreprises évitent les temps d'arrêt et les surprises coûteuses dans le monde réel.
3. Construire des lignes de production pérennes
Grâce à un jumeau numérique complet, les entreprises peuvent explorer différentes configurations, réglages et options de mise à l'échelle sans avoir à supporter les coûts liés aux modifications physiques. À mesure que les demandes du marché évoluent ou que les volumes fluctuent, les lignes peuvent être adaptées en toute confiance. Cette agilité est cruciale pour les fabricants confrontés à l'incertitude, au lancement de nouveaux produits ou à la volatilité de la chaîne d'approvisionnement.
4. Tester les systèmes de sécurité
Dans des environnements tels que la production de batteries pour véhicules électriques, la différence entre le bon fonctionnement et la défaillance des systèmes de sécurité peut être une question de vie ou de mort. Les chocs électriques, l'exposition aux produits chimiques et les charges lourdes présentent tous des risques. Il est difficile de tester ces systèmes dans des conditions réelles, d'autant plus que les fonctions de sécurité se limitent rarement à une seule machine.
La mise en service virtuelle permet de tester de manière approfondie les stratégies de sécurité dans un environnement contrôlé qui reproduit la production réelle. Les constructeurs obtiennent une image fidèle de la manière dont les machines et les lignes réagiront aux infractions à la sécurité, sans exposer les opérateurs à des risques.
Défis à relever
La valeur de la mise en service virtuelle est évidente, mais les entreprises doivent relever certains défis pratiques.
1. Mise en route
De nombreuses entreprises comprennent les avantages, mais ont du mal à définir des objectifs clairs. La mise en service virtuelle fonctionne mieux avec une feuille de route, l'adhésion de la direction et l'alignement entre les équipes logicielles, mécaniques et électriques. Un projet pilote structuré est souvent la première étape la plus judicieuse.
2. Précision des données
Le cœur de la mise en service virtuelle est le jumeau numérique. Si les données qui le sous-tendent sont obsolètes ou inexactes, le modèle virtuel ne correspondra pas aux performances réelles. La cohérence et la validation des données sont donc essentielles dès le début.
3. Intégration et coordination
La mise en service virtuelle nécessite une collaboration étroite entre les disciplines d'ingénierie, chacune ayant ses propres outils et normes. Les environnements partagés et les blocs fonctionnels prédéfinis permettent de combler ces écarts. Par exemple, OMRON et Dassault Systèmes ont développé des blocs fonctionnels IT/OT utilisables à la fois virtuellement et physiquement.
4. Infrastructure informatique
L'exécution continue de simulations complexes nécessite des systèmes informatiques robustes. Le matériel, les logiciels, la cybersécurité et l'intégration avec les systèmes informatiques existants doivent tous être en place pour que la mise en service virtuelle soit couronnée de succès.
Comment l'IA change la donne
L'IA et l'apprentissage automatique rendent la mise en service virtuelle encore plus puissante. En apprenant à partir de données historiques et en temps réel, les jumeaux numériques peuvent refléter les systèmes physiques plus fidèlement que jamais.
Les modèles basés sur l'IA peuvent prédire les modes de défaillance, suggérer des mesures correctives et affiner automatiquement les processus. Ils facilitent également la collaboration entre les équipes d'ingénieurs en offrant des informations sur les domaines mécaniques, électriques et logiciels. Le résultat : une plus grande précision, une optimisation plus rapide et moins d'erreurs coûteuses.
Bien plus qu'une réplique numérique
La mise en service virtuelle ne consiste pas seulement à créer une copie numérique. Il s'agit d'une approche intégrée qui aide les entreprises à innover en toute confiance, à aligner les parties prenantes du projet et à éviter les malentendus coûteux. Elle exploite les outils numériques pour optimiser les processus de fabrication avant l'installation physique.
Et grâce à l'IA et à l'apprentissage automatique, la mise en service virtuelle évolue d'un outil de validation vers un moteur proactif d'amélioration continue. Les informations ne feront que s'approfondir, les modèles deviendront plus robustes et le processus sera rationalisé.
