Processus de production virtuels - comment les entreprises produisent de manière rentable et durable
Auparavant, il s'agissait de concevoir les processus de production et de fabrication en vue de maximiser les profits et donc de minimiser les coûts. Aujourd'hui, les entreprises doivent également prendre en compte les critères de développement durable. Le traitement responsable de l'environnement et des personnes ainsi qu'une gestion d'entreprise appropriée, également connus dans le monde de la finance sous le nom de critères ESG, deviennent des facteurs de compétitivité. L'intégration de procédés de simulation dans les processus de production apporte une contribution jusqu'ici sous-estimée pour concilier écologie et objectifs financiers.
Le développement durable, un facteur clé de succès
Au cours des deux dernières années, le développement durable a pris une place prépondérante dans l'agenda des entreprises allemandes. La politique, avec de nouvelles dispositions légales, pousse a les entreprises à évoluer. De même, les clients et les investisseurs attendent de plus en plus des entreprises qu'elles utilisent les ressources en ménageant le climat et qu'elles garantissent des conditions de travail équitables tout au long de la chaîne d'approvisionnement. Mais les facteurs externes ne sont pas les seuls à jouer un rôle : le développement durable est dans l'intérêt même des entreprises. Car, comme le montrent plus de 2000 études, le respect des critères ESG est en corrélation avec le succès financier de l'entreprise. Face à la raréfaction des matières premières et à la longueur des chaînes d'approvisionnement, le fait de se positionner de manière nouvelle et durable minimise les coûts et les risques.
Selon le Sustainability Management Monitor de la fondation Bertelsmann, les trois quarts des responsables du développement durable ont déclaré que le sujet avait gagné en importance. Cependant, peu de personnes interrogées ont indiqué que le développement durable était pleinement ancré dans tous les secteurs de l'entreprise. Énergie verte sur les sites de l'entreprise, vélos et voitures électriques, réunions en ligne au lieu de voyages d'affaires font partie des mesures prises. Mais jusqu'à présent, le développement durable n'a guère été prise en compte, surtout dans le domaine de la production, où les coûts et les ressources sont importants. Pourtant, à l'avenir, il sera plus important que jamais de réduire l'utilisation des matériaux et d'utiliser une plus grande proportion de matières premières recyclables, sans pour autant compromettre la qualité des processus et des produits. De plus en plus d'entreprises misent sur le prototypage numérique pour le développement de produits. Mais il n'y a pas que les machines et les installations qui peuvent être conçues virtuellement, les développeurs peuvent également optimiser numériquement les processus de production de manière beaucoup plus économique et en préservant les ressources.
La réalité virtuelle fait son entrée dans l'ingénierie des procédés
Les logiciels de simulation permettent aux équipes de développement de reproduire des machines et des composants dans les moindres détails et de mesurer le comportement physique des liquides et des particules dans le processus de production avec autant de précision qu'avec des prototypes physiques, sans utiliser de matériaux.
Le processus de développement de produits et de processus, autrefois complexe, se réduit à quelques clics et à quelques minutes de travail à l'écran. Outre les avantages en termes de développement durable, la simulation du développement d'installations, de produits et de processus est également bien supérieure à l'approche précédente en termes de rentabilité, de rapidité et de qualité.
Le fabricant de confiseries Mars a donc décidé très tôt d'utiliser la simulation pour optimiser le processus d'enrobage de produits tels que les Skittles ou les M&M's. Il s'agit d'un processus complexe et les adaptations sont coûteuses : pour obtenir un enrobage optimal, il faut tenir compte de la forme exacte des bonbons, de l'interaction entre les bonbons et les flux de pulvérisation et de séchage, et de la croissance de la cristallisation. Mars a combiné deux applications : Rocky DEM pour la simulation de particules et Ansys CFD pour la simulation d'écoulement. Elias Taye, responsable de l'ingénierie chez Mars Wrigley, explique : "Le logiciel utilise des modèles de pont liquide, de chaleur et de transfert de masse. Cela nous permet de transformer les modèles de simulation de processus en un workflow unique, intégré et hautement productif, afin que des simulations plus rapides puissent être réalisées en beaucoup moins de temps".
Logiciel de simulation et service combinés confèrent un avantage concurrentiel
Contrairement à ce qui se passe dans le développement de produits, relativement peu d'entreprises utilisent jusqu'à présent les techniques de simulation dans l'optimisation des processus. Il existe pourtant un grand potentiel inexploité pour optimiser toutes les opérations de base de la technique des procédés et accroitre la durabilité des produits sur l'ensemble de leur cycle de vie.
Une des raisons à cette réticence : le manque d'expérience dans l'utilisation des techniques de simulation. Quel est le logiciel adapté à sa propre situation ? Comment intégrer sans accrocs, la solution de simulation dans l'infrastructure informatique de l’entreprise ? Un partenaire expérimenté comme CADFEM vous aide à répondre concrètement à ces questions et à intégrer la simulation de manière précise et rapide.
Lors du choix d'un partenaire externe, des questions clés peuvent aider à limiter le choix de manière structurée : Le partenaire dispose-t-il d'une expertise sectorielle avérée ? Quel soutien offre-t-il lors de la configuration et de l'implémentation ? Quels sont les délais d'assistance qu'il peut garantir ?
Un partenaire comme CADFEM aide les entreprises à configurer le logiciel, à développer des scénarios de test et à adapter les workflows. Ils assurent également un transfert de connaissances, de sorte que les entreprises soient indépendantes à la fin du projet et puissent développer leur propre savoir-faire.
L'investissement initial dans le projet est presque toujours immédiatement rentabilisé. Par exemple, l'entreprise minière Vale a réussi à minimiser les arrêts pour maintenance dans une mine de fer brésilienne grâce au logiciel de simulation adéquat. Pour ce faire, différentes constructions de grilles à rouleaux ont été testées. Résultat : au lieu de la phase de conception de 12 mois prévue avec l'approche conventionnelle, la conception de l'installation a été achevée en 3 mois et un retour sur investissement équivalent à environ 125 000 euros a pu être réalisé dès la première année d'exploitation.
Conclusion : les “early adopters” ont un net avantage
La technologie de simulation 3D s'est développée à une vitesse fulgurante au cours des dernières années et se répand désormais dans les services de développement de produits. Elle peut jouer un rôle clé pour répondre aux exigences croissantes des législateurs, aux exigences d'efficacité de production et de fabrication pour être compatible avec les normes environnementales.
Plus tôt les entreprises mettront en œuvre les nouveaux outils numériques de la simulation et se familiariseront avec leurs opportunités, plus leur avance sur la concurrence sera grande. Car tôt ou tard, les concurrents suivront l'exemple et la question ne sera plus de savoir si les entreprises peuvent transformer la simulation en valeur ajoutée et engendrer des processus de développement durables, mais plutôt de savoir avec quelle efficacité elles peuvent le faire.
Auteur : Paul Henkel
(Journaliste freelance et rédacteur B2B)
Images : © CADFEM
Publié : Octobre, 2022
Première publication :
Digital Engineering Magazin (05/2022)
