Planification et fabrication d'armoires électriques chez Siemens WKC
Chaque année, Siemens WKC fabrique environ 21 000 armoires de distribution et 29 000 petits boîtiers, la plupart étant uniques. L'entreprise de Chemnitz a misé très tôt sur la standardisation et le jumeau numérique, qui fournit toujours une image de l'Armoire de distribution réelle. En collaboration avec Eplan et Rittal, ils ont résolu la contradiction entre l'automatisation et la taille de lot 1.
Quiconque regarde le "shop floor" de l'usine de techniques combinées de Chemnitz de Siemens AG (en abrégé : Siemens WKC) depuis la galerie, c'est-à-dire presque à vol d'oiseau, a une vue impressionnante : sur une immense surface, on peut voir une multitude d'armoires de distribution - et pour (presque) chacune d'entre elles, il ne s'agit pas d'un produit de série ou d'une variante, mais d'une pièce unique qui a été planifiée de A à Z individuellement et spécifiquement pour le client et qui est maintenant fabriquée de la même manière.
Comment une telle diversité peut-elle être maîtrisée ? Et comment Siemens WKC affirme-t-il ainsi depuis de nombreuses années sa position de leader européen de la construction d'armoires électriques pour machines-outils ? C'est ce qui ressort de l'entretien avec Hans-Peter Kasparick et Mirko Löffler. Ils sont les "architectes" du flux de travail numérique et de l'ingénierie de fabrication chez Siemens WKC.
Standardisation et numérisation
La raison de l'efficacité et de la très bonne position concurrentielle dans la fabrication d'armoires électriques en taille de lot 1 peut être résumée de manière très simplifiée en une phrase : Siemens WKC a commencé très tôt - il y a près de vingt ans - à standardiser le processus dans la planification et la construction d'armoires électriques et à enrichir les données résultantes dans un jumeau numérique qui est toujours l'image numérique de l'armoire de distribution réelle. Ce processus commence en principe par le Report des données fournies par le client dans un format standardisé.
"Nous avons développé notre propre modèle de données, basé sur Eplan Electric P8 et Eplan Pro Panel, tout simplement parce que nos clients utilisent principalement Eplan dans la construction mécanique générale", explique Hans-Peter Kasparick, Digital Strategy and Innovation chez Siemens WKC. "Aujourd'hui, de nombreuses données doivent encore être collectées manuellement en raison de ruptures de médias. Au sein du ZVEI, nous discutons d'automatiser l'échange de données interentreprises - avec la sémantique EClass Advanced et une structure de base de données standardisée 'concept de coquille administrative'."
Au centre, le jumeau numérique
Au cours du passage en usine, ce jumeau numérique est encore complété par des données de production, des valeurs PCF (Product Carbon Footprint), des données d'exportation, etc. et peut être livré au client avec le produit réel. Cela offre des avantages à tous les niveaux de la planification et de la fabrication couverts par Siemens WKC, depuis les fournisseurs de câbles confectionnés, par exemple, jusqu'à l'utilisation des données pendant toute la durée de vie de l'Armoire de distribution.
Les avantages de la standardisation
L'effort d'uniformisation des données au début de chaque projet est peut-être plus important que la simple reprise et l'enrichissement de l'enregistrement existant. Mais cet effort est plus que compensé lors du passage par l'ingénierie et la fabrication. "Le jumeau numérique doit être indépendant du système avec lequel il a été créé ou traité", souligne Mirko Löffler, chef de segment Manufacturing Engineering chez Siemens WKC.
"Nous devons standardiser l'échange de données afin que chaque outil d'ingénierie puisse apporter sa contribution à la création efficace de données et que les différentes usines, avec leurs équipements très différents, soient néanmoins en mesure d'appliquer les données créées." En fin de compte, le client en profite également - sous forme de délais d'exécution rapides, de qualité élevée et de prix conformes au marché. "Et il obtient encore des plus-values dans l'ingénierie et la production". Un regard attentif sur la production d'armoires électriques montre la valeur utile concrète d'un tel modèle de données au niveau de l'atelier de Siemens WKC. "Les données de production se génèrent automatiquement à partir du jumeau numérique au moment de leur utilisation dans la fabrication - sur les centres de perçage et de fraisage, dans l'usinage au laser et dans la confection des câbles", poursuit Löffler. Le monde numérique et le monde réel sont ici directement connectés, poursuit-il. "Nous avons créé des interfaces à cet effet - c'est également le cas, par exemple, pour le contrôle du tableau électrique à la fin de la fabrication."
Utilisation continue des données jusqu'à la production
La flexibilité joue toujours un rôle important pour les "numérisateurs" de Siemens WKC. Le jumeau numérique, explique Mirko Löffler, doit par exemple être indépendant du fait qu'un homme ou un robot fasse le travail ou de la machine qui doit être commandée. "Nous n'avons pas seulement des données brutes que nous pouvons assez bien gérer, mais aussi des interfaces avec toutes sortes de normes et de machines. Nous restons ainsi flexibles - et cela nous aide aussi à individualiser les étapes de la création de valeur, comme nous l'avons par exemple réalisé sur notre poste de montage numérique avec navigation laser 3D intégrée."
Au niveau de la fabrication mécanique, l'Armoire de distribution est préparée avec Eplan Pro Panel et usinée avec des machines de Rittal. "Nous avons été les premiers à utiliser des machines Perforex avec des commandes Siemens", se souvient Mirko Löffler. "Et récemment, Siemens WKC a commandé une machine d'usinage laser 3D de Rittal".
Mais la relation entre les trois entreprises ne se limite pas à la fourniture de matériel et de logiciels. Siemens WKC entretient également des échanges avec Eplan et Rittal afin d'obtenir des impulsions pour la planification des prochaines étapes d'automatisation et de numérisation. "Rittal et Eplan sont des partenaires essentiels pour nous, car ils font avancer de manière intensive les solutions pour la construction de tableaux électriques - du côté des logiciels et des produits pour armoires électriques ainsi que des solutions d'automatisation et des machines", explique Hans-Peter Kasparick.
"C'est pourquoi ils sont pour nous des fournisseurs privilégiés et des partenaires d'innovation. Nous prenons des idées qu'ils développent jusqu'à ce qu'elles soient prêtes à être commercialisées. Nous apprenons les uns des autres, nous nous complétons et nous échangeons". Bien sûr, on discute aussi intensément et régulièrement avec les clients du secteur de la construction de machines et d'installations, ajoute Mirko Löffler. "C'est là que nous donnons et recevons des impulsions qui font avancer les deux parties". Avec la standardisation la plus poussée possible et la continuité des données ainsi que leur transfert direct dans la fabrication, Siemens WKC se voit bien placé pour continuer à développer sa position sur le marché. Les avantages du jumeau numérique sont évidents. Sur la base de ce concept, l'entreprise va mettre en œuvre d'autres étapes d'automatisation et s'ouvrir également à de nouveaux marchés.
"L'économie énergétique climatiquement neutre et la mobilité à émissions de CO2 réduites nous ouvrent de nouveaux groupes de clients - partout, l'énergie doit être distribuée, la technologie des capteurs et des actionneurs doit être connectée et le meilleur moyen d'y parvenir est de le faire à un endroit central, l'Armoire de distribution", conclut Hans-Peter Kasparick. "Nous ne pourrons exploiter ce potentiel pour les années à venir qu'avec une collaboration interentreprises efficace". Pour cela, il s'agit selon lui de standardiser ensemble et de développer l'échange d'informations numériques. "C'est là que nous devons et voulons faire un travail de persuasion - en tant que WKC, mais aussi au sein de la ZVEI, dans d'autres comités et avec nos plus de 200 clients actifs."