Jumeaux numériques, simulation et programmation hors ligne de robots : questions et réponses clés

Les jumeaux numériques, la simulation et la programmation hors ligne des robots aident les industriels à concevoir, tester et optimiser leurs systèmes de production dans un environnement virtuel avant leur mise en œuvre dans l'atelier. Dans cette FAQ, nous répondons à certaines des questions les plus courantes concernant les jumeaux numériques, la simulation et les processus d'ingénierie modernes dans le secteur industriel.

Qu'est-ce qu'un jumeau numérique ?

Un jumeau numérique est une représentation virtuelle d'un système réel, tel qu'une cellule robotisée, une machine, une chaîne de production ou même une usine entière.

Contrairement à un modèle 3D autonome, un jumeau numérique permet aux fabricants de simuler, d'analyser et d'optimiser des processus dans un environnement virtuel. Il est ainsi possible de tester, de valider et d'améliorer les systèmes de production avant leur mise en service.

Pourquoi les jumeaux numériques prennent-ils de plus en plus d'importance dans le domaine de l'automatisation ?

Les systèmes de fabrication deviennent de plus en plus complexes. Les robots, les robots mobiles autonomes (AMR), les AGV, les logiciels, les systèmes de contrôle et les flux de matériaux sont plus interconnectés que jamais.

Les jumeaux numériques aident les fabricants à :

Identifier plus tôt les risques potentiels
Accélérer la mise en service
Améliorer l’efficacité de la production
Réduire l’incertitude liée aux investissements
Prendre des décisions fondées sur des tests et des validations virtuels

En conséquence, les analystes prévoient une croissance continue du marché des jumeaux numériques dans les années à venir.

Comme le souligne Christoph Schell, PDG du groupe KUKA : « La simulation n’est plus un outil d’ingénierie facultatif, c’est désormais une capacité stratégique. » Cette évolution reflète le rôle croissant de la simulation et des jumeaux numériques, qui aident les fabricants à gérer la complexité et à prendre de meilleures décisions tout au long du cycle de vie d’un système de production.

Visual Components software interface for factory simulation and digital twin modelling, showing production layout planning and component configuration tools — Aménagement d'usine et interface de simulation : concevez et optimisez des systèmes de production complets dans un environnement virtuel avant leur mise en œuvre.

FAQ – Jumeaux numériques

Qu'est-ce qu'un jumeau numérique pour les systèmes robotiques ?

Un jumeau numérique d'un système robotique permet de créer une représentation virtuelle d'une cellule robotisée, comprenant les robots, les pièces à usiner, les préhenseurs, les dispositifs de fixation et la logique de processus.

Cela permet aux fabricants de :

simuler les mouvements des robots ;
éviter les collisions ;
analyser les temps de cycle ;
optimiser les agencements ;
valider les processus robotiques ;

avant même que le robot physique ne soit programmé ou installé.

Quelle est la différence entre une simulation et un jumeau numérique ?

La simulation permet de créer un modèle virtuel d'un processus ou d'un système et de tester différents scénarios.

Le jumeau numérique va encore plus loin en établissant un lien entre les mondes physique et numérique, ce qui permet l'analyse et l'optimisation en continu de systèmes de production réels.

En termes simples :

Simulation = analyse virtuelle d'un système
Jumeau numérique = analyse virtuelle associée à un lien avec le système physique

Quel rôle jouent les jumeaux numériques dans les projets de rénovation ?

De nombreux fabricants choisissent de moderniser leurs installations de production existantes plutôt que d'en construire de nouvelles.

Les jumeaux numériques permettent de tester et de valider les modifications prévues avant leur mise en œuvre. Cela peut contribuer à réduire les risques et à offrir une meilleure visibilité sur l'impact potentiel de ces changements sur la production en cours.

Ainsi, la simulation et la mise en service virtuelle peuvent favoriser un processus de modernisation plus prévisible.

Les petites et moyennes entreprises manufacturières peuvent-elles tirer parti des jumeaux numériques ?

Les jumeaux numériques ne se limitent plus aux grandes entreprises industrielles.

Ils peuvent également apporter une valeur ajoutée aux petites et moyennes entreprises manufacturières, notamment à mesure que les systèmes de production gagnent en complexité, que la diversité des produits s'accroît ou que des modifications des installations existantes sont prévues.

Consultez notre étude de cas pour découvrir comment HASE Kaminofenbau GmbH utilise la technologie des jumeaux numériques et les robots de soudage KUKA pour gagner en efficacité et adapter sa production à la demande croissante.

Quel rôle jouent les jumeaux numériques dans les projets d'automatisation de bout en bout ?

L'automatisation de bout en bout rassemble la planification, l'ingénierie, la robotique, la simulation, la mise en service virtuelle et l'optimisation tout au long du cycle de vie d'un système de production.

Les jumeaux numériques constituent une base commune pour :

La planification d'usine
La simulation d'usine
La simulation de robots
La programmation hors ligne
La mise en service virtuelle
L'optimisation de la production

Cela permet de créer des flux de travail numériques interconnectés plutôt que des processus isolés.

Quel rôle jouent les jumeaux numériques dans l'automatisation 2.0 ?

Dans le cadre de l’Automation 2.0, les systèmes d’automatisation sont de plus en plus considérés comme des écosystèmes connectés plutôt que comme des ensembles de machines, de robots ou d’outils logiciels individuels. L’accent est désormais mis sur l’ensemble du cycle de vie d’un système de production.

Les jumeaux numériques soutiennent cette approche en fournissant une représentation virtuelle des systèmes de production pouvant être utilisée dès les premières étapes de la planification. La simulation, la programmation hors ligne et la mise en service virtuelle s'intègrent alors dans un flux de travail numérique continu.

En aidant les industriels à gérer la complexité et à relier l'ingénierie, l'automatisation et l'optimisation continue, les jumeaux numériques soutiennent les principes clés de l'Automation 2.0.

Qu'est-ce que la programmation hors ligne d'un robot ?

La programmation hors ligne (OLP) désigne la création et l'optimisation de programmes de robots dans un environnement virtuel.

Au lieu de programmer les robots directement en atelier, les trajectoires des robots et les séquences de processus sont d'abord simulées et validées virtuellement. Les programmes sont ensuite transférés vers le système physique.

Cette approche peut contribuer à réduire les interruptions de production et à rationaliser l'exécution des projets.

Graphics showing a virtual commissioning workflow in Visual Components, integrating conveyor system simulation with PLC controls for automated production validation — Tester et valider la logique de commande et le flux de matériaux grâce à la programmation hors ligne du robot.

FAQ – Programmation hors ligne

Quels sont les avantages de la simulation robotique ?

La simulation robotique permet aux fabricants de valider leurs systèmes de production dès les premières phases du cycle de vie du projet.

Parmi les applications courantes, on peut citer :

Études de portée
Détection des collisions
Analyse des temps de cycle
Optimisation de l'agencement
Études de faisabilité
Planification de la production

Cela permet de réduire les risques et de prendre des décisions techniques plus éclairées.

Quels sont les avantages de la programmation hors ligne ?

La programmation hors ligne des robots peut aider les industriels à :

Réduire les délais de mise en service
Éviter les interruptions de production
Identifier les risques plus tôt
Accélérer les projets de robotique
Mettre en œuvre plus efficacement les changements de produits

Dans les environnements de production dynamiques, la programmation hors ligne des robots occupe une place de plus en plus importante dans l'automatisation moderne.

Combien de temps la programmation hors ligne des robots permet-elle de gagner lors de la mise en service ?

Le gain de temps réel dépend de facteurs tels que l'application, la complexité du système et l'ampleur globale du projet.

En général, la programmation hors ligne permet de réaliser les activités de programmation et de test avant l'installation. Cela peut contribuer à réduire les efforts de mise en service et à minimiser les temps d'arrêt de production.

Qu'est-ce que la mise en service virtuelle ?

La mise en service virtuelle, Virtual commissioning consiste à tester les programmes des robots, les automates programmables (PLC) et les processus de production avant le début de la mise en service physique.

Cela permet aux fabricants de vérifier comment les composants du système interagissent au sein d'un environnement virtuel.

La mise en service virtuelle peut contribuer à :

Détecter les problèmes plus tôt
Raccourcir les délais de projet
Réduire les risques liés au démarrage
Mettre en service les systèmes de production plus rapidement

Solutions

Quelles sont les solutions logicielles disponibles pour la simulation de robots, la programmation hors ligne et la mise en service virtuelle ?

iiQWorks est la suite d'ingénierie de KUKA dédiée à la fabrication numérique. Associée au système d'exploitation iiQKA.OS2, elle constitue la base d'une ingénierie numérique de bout en bout, couvrant tous les aspects, de la configuration à la création et à l'utilisation de jumeaux numériques, en passant par la simulation robotique, la programmation hors ligne et la mise en service virtuelle. Un flux de données continu à toutes les étapes de l'ingénierie simplifie la planification, réduit les sources d'erreur potentielles et accélère la mise en œuvre des projets d'automatisation.

Robot simulation and offline programming environment showing an industrial robot performing automotive body manufacturing operations in a virtual cell — Simulez les mouvements des robots, analysez les temps de cycle et évitez les collisions grâce à des jumeaux numériques précis des systèmes robotiques.

iiQWorks.Sim constitue un élément clé de la suite. Ce logiciel de simulation permet la planification, la simulation et l’optimisation virtuelles d’applications robotiques à l’aide de jumeaux numériques. Il est ainsi possible de tester, de valider et d’optimiser les processus avant la mise en service physique, ce qui renforce la fiabilité de la planification et réduit les risques liés à l’investissement.

La suite est encore enrichie par iiQWorks Copilot, qui apporte aux équipes d’ingénierie une assistance basée sur l’intelligence artificielle. Les ingénieurs peuvent ainsi trouver des informations plus rapidement et mener à bien leurs tâches d’ingénierie plus efficacement. De plus, iiQWorks AppBuilder permet aux utilisateurs de créer des applications personnalisées pour répondre à des besoins d’automatisation spécifiques et d’étendre de manière flexible les flux de travail existants.

Les entreprises bénéficient d’une plateforme d’ingénierie intégrée, d’un flux de données fluide entre la planification, la simulation et la production, de délais de projet raccourcis, ainsi que d’une mise en service plus rapide et plus fiable. iiQWorks aide ainsi les fabricants à évoluer vers un environnement de production numérique plus efficace, plus transparent et plus rentable.

Aperçu des principaux avantages :

Ingénierie numérique de bout en bout sur une plateforme unique
Flux de données fluide entre la planification, la simulation et la production
Accélération de l'exécution des projets et de la mise en service
Fiabilité accrue de la planification et confiance renforcée dans les investissements grâce aux jumeaux numériques
Assistance basée sur l'IA pour des processus d'ingénierie plus efficaces
Création et extension flexibles d'applications avec AppBuilder
Moins d'erreurs, réduction de la charge de travail d'ingénierie et productivité accrue grâce à des workflows d'ingénierie intégrés

Visual Components, filiale du groupe KUKA, propose des solutions logicielles pour :

la simulation de fabrication en 3D
la planification de l'agencement des usines
la simulation de robots
la programmation hors ligne
la mise en service virtuelle
l'optimisation de la production

Ces outils aident les industriels à concevoir, tester et optimiser virtuellement leurs systèmes de production avant de mettre en œuvre les changements dans l'atelier.

Contactez-nous

Si vous êtes prêt à découvrir comment la simulation et la mise en service virtuelle peuvent redynamiser vos opérations.

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Quelles sont les nouveautés de Visual Components 5.1 ?

Visual Components 5.1 a été développé pour répondre à la complexité croissante des environnements de fabrication modernes.

Selon Mika Anttila, directeur technique de Visual Components :

« Les industriels subissent une pression croissante pour déployer des systèmes de production plus autonomes et plus flexibles, mais la complexité de ces environnements augmente plus rapidement que ne peuvent le gérer de nombreux outils existants. Nos clients doivent valider la manière dont des centaines de ressources mobiles, robots, véhicules, produits et personnes interagissent avant que quoi que ce soit ne soit installé dans l’usine. Avec la version 5.1, nous leur offrons un moyen bien plus évolutif et réaliste d’y parvenir. »

Parmi les principales améliorations, on peut citer :

Simulation de centaines de robots mobiles autonomes (AMR) et de véhicules guidés automatiquement (AGV) au sein d'un même environnement
Simulation physique améliorée
Système dynamique d'évitement des collisions
Performances jusqu'à 10 fois supérieures
Fonctionnalités étendues de mise en service virtuelle
Fonctionnalités de programmation hors ligne améliorées

Graphics with the text "Visual Components - Introducing 5.1" Showing a factory simulation software with autonomous mobile robots (AMRs), AGVs, and production resources operating in a digital twin environment — Controleer complexe, dynamische productieomgevingen met Visual Components 5.1 — vóór de implementatie.

Comme l'explique Mikko Urho, PDG de Visual Components :

« Les environnements de fabrication deviennent de plus en plus dynamiques. Les robots mobiles, l'automatisation et les systèmes de production connectés ouvrent de nouvelles perspectives, mais introduisent également une nouvelle complexité. Avant de réaliser des investissements ou d'apporter des changements dans leurs ateliers, les industriels doivent avoir l'assurance que leurs projets fonctionneront dans la pratique. Visual Components 5.1 permet aux industriels de valider des opérations complexes plus tôt dans le processus de planification, réduisant ainsi les risques avant le déploiement. »

L'avenir des jumeaux numériques dans le secteur industriel

L'automatisation repose de plus en plus sur les logiciels. De ce fait, les industriels transfèrent une part croissante de leurs activités de planification, d'ingénierie et d'optimisation vers l'environnement numérique.

Plus les systèmes de production gagnent en complexité, plus il devient essentiel de les comprendre, de les valider et de les optimiser avant leur mise en œuvre. Ainsi, les jumeaux numériques, qui n'étaient au départ qu'un outil d'ingénierie, deviennent aujourd'hui un pilier stratégique de l'industrie manufacturière moderne.