Utilisation de jumeaux numériques (Digital Twins) dans la fabrication de l’acier

Rafael Barros (directeur des opérations) et Benjamim Canato (chargé de clientèle) ont passé des années à travailler avec des fabricants d’acier au Brésil. Nous avons pris un instant avec eux pour découvrir de quelle manière l’industrie 4.0 est un atout considérable pour les fabricants d’acier, en présentant des exemples d’utilisation spécifiques à cette industrie par les clients. Ils expliquent ici comment un jumeau numérique peut être bénéfique dans la production d’acier.

Il semble que les jumeaux numériques soient partout dans l’industrie manufacturière aujourd’hui, mais qu’est-ce qu’un jumeau numérique exactement ? Un jumeau numérique est une représentation exacte d’un procédé de fabrication. Il permet de visualiser facilement et rapidement toutes les caractéristiques d’un procédé.

À première vue, il serait facile de croire que tous les jumeaux numériques de production industrielle sont construits de la même manière. Chaque entreprise promet une simulation virtuelle de votre aciérie afin que vous puissiez surveiller, tester ou améliorer vos procédés. Cependant, chez Braincube, nous construisons des jumeaux numériques pour la fabrication par lot, produit ou numéro de série. 

« Lorsque nous travaillons avec des fabricants d’acier, nos ingénieurs de données collaborent avec des ingénieurs de process afin de construire un jumeau numérique correspondant vraiment au procédé de fabrication », a déclaré Benjamim Canato, chargé de clientèle chez Braincube. « Ainsi, notre jumeau numérique correspond à 100 % au procédé réel ».

Pour les fabricants d’acier, cela signifie un jumeau numérique correspondant à un procédé de fabrication d’un unique produit, des matières premières au produit fini, en tenant compte de chaque étape intermédiaire, même si les données se trouvent dans des usines ou des systèmes de données différents.

D’autres entreprises du domaine de l’Internet des objets industriels s’appuient généralement sur le suivi des lots pour la construction de leurs jumeaux numériques. Cela peut vous donner une vue macro de la position d’un lot à différentes étapes du procédé à un instant précis. Par exemple, cela peut vous indiquer lorsqu’un lot de billettes d’acier est dans le four. Cependant, ce n’est généralement pas conçu spécifiquement pour votre méthode de fabrication. Cela ne suit pas le flux de bout en bout de votre procédé unique, de la matière première au produit fini. 

« La spécialisation de Braincube dans l’industrie sidérurgique signifie que nous ne sommes pas limités à la seule utilisation des numéros de lot », a déclaré Rafael Barros, directeur des opérations de Braincube au Brésil. « Notre jumeau numérique prend en compte toutes les variables et peut détailler finement toutes les étapes de chaque lot. En sachant quelles sont les variables les plus influentes dans votre procédé, vos équipes peuvent être mieux informées des événements pendant la production. Cela peut vous aider à répéter vos meilleures recettes à plusieurs reprises, permettant ainsi de réduire les coûts, les risques et les déchets. » 

La spécialisation de Braincube dans l’industrie sidérurgique signifie que nous ne sommes pas limités à la seule utilisation des numéros de lot. En sachant quelles sont les variables les plus influentes dans votre procédé, vos équipes peuvent être mieux informées des événements pendant la production.

— Rafael Barros, directeur des opérations de Braincube au Brésil

Revenons à l’exemple d’une pièce d’acier entrant dans le four. Le jumeau numérique de Braincube peut vous dire exactement lorsque la barre d’acier est entrée dans le four, quand elle était au milieu du four et l’instant où elle en est sortie. Vous pouvez voir exactement ce qui s’est passé et quand cela s’est produit. En conséquence, vous évoluez d’un modèle d’association approximatif basé sur le temps, à un modèle descriptif de ce qui s’est exactement passé. L’intégration de ce suivi dans le procédé de fabrication rend le jumeau numérique de Braincube très précis. Une société de données standard ne peut pas réaliser cette prouesse. 

Cette manière de construire un jumeau numérique pour la fabrication (par lot, produit ou numéro de série) est particulièrement bénéfique pour les fabricants d’acier. La production d’acier est un processus long. Le suivi des données par lot, comme le fait Braincube, fournit aux équipes chargées des données les informations correctes à analyser sur l’ensemble du procédé de fabrication pour chaque produit. Les ingénieurs peuvent découvrir la cause première des problèmes et trouver les données correspondantes, même si les informations se situent dans des sources différentes et déconnectées.

« L’accès à des données contextualisées est très précieux pour les fabricants d’acier », déclare M. Canato. « Lorsqu’un ingénieur cherche à analyser le procédé, il y a souvent beaucoup de données qui ne sont pas utilisées. Les architectes de données de Braincube peuvent fournir des informations conditionnelles spécifiques en fonction de ce que l’ingénieur souhaite analyser en priorité. » 

Par exemple, disons qu’un ingénieur utilise l’écart-type dans un certain type d’analyse. L’ingénieur peut travailler avec les architectes de données de Braincube pour recevoir l’écart-type de la première et de la dernière partie du procédé, puis les analyser simultanément. 

Les jumeaux numériques peuvent également être utiles pour les procédés de fabrication continus. La plateforme de l’Internet industriel des objets de Braincube permet de visualiser simultanément des données provenant de différentes sources d’informations ou de divers systèmes.

« Cela semble si simple, mais représente tellement de valeur pour les clients », déclare M. Barros. « Grâce aux outils de Braincube, les apps et l’analyse hypercubique, vous pouvez comprendre comment fonctionnent les paramètres de votre procédé et les ajuster. » 

Certaines parties du procédé de fabrication de l’acier prennent seulement quelques millisecondes : vous ne pouvez pas régler ces procédés en temps réel. De plus, si vous utilisez un lac de données, vous devez toujours rechercher les informations dans une chronologie et en déduire les événements.

Un jumeau numérique de Braincube vous permet de tout voir, en simultané, à partir de différentes sources. Cela vous permet de disposer des bonnes informations et de comprendre les principales variables influençant votre procédé de fabrication. Si vous apprenez qu’une température plus basse à une étape du procédé élimine un défaut en aval, vous pouvez ajuster ce paramètre et obtenir le résultat souhaité.

« Le procédé lui-même peut être court, tel qu’une heure ou deux, mais vous pouvez surveiller de nombreux paramètres différents au sein de ce procédé », explique M. Canato. « Si, par exemple, votre procédé de finition est différent et implique de nombreux paramètres, vous pouvez également connecter cela dans le jumeau numérique et tout analyser ensemble. »

Pour plus d’informations sur la manière dont les jumeaux numériques et une plateforme IIoT peuvent aider votre entreprise sidérurgique, n’hésitez pas à lire l’interview complète de Rafael et Benjamim.