Mise en scène d'erreurs pour détecter les bogues
Les nouvelles technologies permettent de créer une copie numérique de chaque entrepôt. Mais que pouvons-nous faire d’un tel « jumeau numérique » ? Quels problèmes pouvons-nous résoudre plus rapidement, moins cher et mieux dans un environnement numérique ?
Un jumeau numérique n’est rien d’autre qu’une image numérique de l’entrepôt ou d’une autre installation. Cette image peut paraître réaliste à l’originale, permettant aux utilisateurs de se déplacer dans l’espace virtuel et de se sentir réellement dans l’entrepôt. Mais encore plus important qu’une ressemblance visuelle, est la ressemblance en termes de comportement.
Si le jumeau numérique réagit de la même manière aux changements dans les flux de marchandises, aux fluctuations des schémas d’ordre et aux interventions des personnes que l’entrepôt réel, ce modèle numérique peut être utilisé pour des simulations, par exemple. Que se passe-t-il si le nombre de commandes augmente de vingt pour cent ? Quand surviennent des problèmes si l’une des grues de l’entrepôt à haute baie tombe en panne ? Les résultats des simulations peuvent être utilisés pour intervenir et prévenir de futurs problèmes.
« Un jumeau numérique est une copie réaliste de l’installation physique. Une copie de la distribution, mais aussi des processus et des systèmes d’exploitation. Cela signifie, par exemple, que les algorithmes du système de gestion d’entrepôt (WMS) et la logique des automates programmables (PLC) sont inclus dans le jumeau numérique », explique Tim Hoebeek, associé gérant de Quinaptis.
Essais de volume et de résistance
Quinaptis est un prestataire belge de services informatiques spécialisé dans l’optimisation, l’automatisation et la numérisation des entrepôts fonctionnant sur des logiciels SAP. Avec le fabricant de PLC Siemens et l’Université des sciences appliquées Thomas More à Geel, Quinaptis a développé l’an dernier un jumeau numérique d’un entrepôt miniature. Dans ce cadre, le système de gestion d’entrepôt SAP EWM collabore avec les PLC de Siemens.
« Avec le jumeau numérique, nous avons réussi à détecter et résoudre plus rapidement les erreurs dans le contrôle du mini-entrepôt. Nous avons pu détecter les erreurs et donc détecter de manière proactive les bugs dans le logiciel », explique le consultant fonctionnel Dieter Baert, qui a supervisé le projet pour le compte de Quinaptis.
Cette option est également disponible pour les entrepôts réels. Avec un jumeau numérique, il peut être testé avant la mise en service pour vérifier si toutes les grues, élévateurs, convoyeurs et autres machines et systèmes fonctionnent comme prévu. « Cela nous permet de réduire considérablement les délais d’exécution des projets d’automatisation. Les tests de volume et les tests de résistance sont beaucoup plus faciles à organiser dans un jumeau numérique que dans un véritable entrepôt. Nous pouvons aussi créer des incidents dans un jumeau numérique sans endommager réellement des biens ou des systèmes », explique Hoebeek.
Par exemple, un jumeau numérique peut être utilisé pour enregistrer les spécifications de conception des racks à palettes, comme le poids maximal par poutre. Normalement, les règles de stockage dans le WMS garantissent que le poids maximal n’est pas dépassé. Si le chauffeur du camion de cote numérique, contrôlé par le WMS, met accidentellement une palette trop lourde sur une poutre, la poutre numérique tombera en panne et les gens verront réellement des palettes tomber lors des tests. « De cette façon, nous pouvons vérifier si les bonnes règles d’entrée sont dans le WMS. Bien sûr, nous ne pourrions jamais tester un tel scénario dans le véritable entrepôt », explique Hoebeek.
Angles morts
En plus de Quinaptis, Hardis Group étudie également les possibilités des jumeaux numériques. Le fournisseur de Reflex WMS – le système utilisé par Bol.com, entre autres – fait cela dans le laboratoire d’innovation, où des technologies telles que l’Internet des objets, l’intelligence artificielle et la blockchain sont également étudiées. « Un jumeau numérique reflète l’état physique et le comportement de l’objet physique et peut être utilisé pour la visualisation, l’analyse et la simulation », explique Ariel Maor, propriétaire principal du produit.
Parce qu’un jumeau numérique relie des machines, systèmes et processus séparés, de nouvelles perspectives sont créées que les données existantes, par exemple, d’un WMS ne peuvent pas fournir. Les « angles morts » deviennent soudainement visibles, par exemple en utilisant des données provenant d’autres appareils ou capteurs. « Prenez les caméras de surveillance, par exemple. Dans de nombreux entrepôts, ils sont déjà suspendus aux quais, mais ils ne sont pas encore utilisés à des fins logistiques », explique Maor.
Dans le premier jumeau numérique du groupe Hardis, développé en collaboration avec Schneider Electric, les caméras de surveillance jouent un rôle important. « Schneider Electric a eu un problème avec le reçu de marchandises dans un entrepôt. L’un des quais était destiné aux livraisons urgentes. Les palettes entrantes devaient être retirées dans les deux heures, mais cela était difficile à gérer manuellement. Ensuite, quelqu’un aurait dû noter l’heure d’arrivée de chaque palette et vérifier constamment si les deux heures n’étaient pas encore passées. C’est pourquoi nous avons utilisé les images des caméras de surveillance pour enregistrer quelles palettes arrivaient à quel moment. Sur de grands écrans de l’entrepôt, les employés pouvaient voir quelles palettes étaient restées trop longtemps. »
Entretien préventif
Un jumeau numérique peut être utilisé non seulement pour identifier des problèmes, mais aussi pour optimiser les processus. Baert cite l’exemple d’un entrepôt de palettes entièrement automatisé avec deux allées et deux grues à palettes. Si l’un des deux grues tombe en panne, les objets de ce couloir ne sont pas accessibles. Cela peut signifier qu’une grande partie des commandes ne peut pas être livrée. « Avec la simulation, nous pouvons étudier comment répartir les articles sur les deux allées pour minimiser les risques de cela. Nous pouvons aussi utiliser le jumeau numérique pour découvrir quelle procédure la grue utilise pour retrouver la productivité le plus rapidement possible une fois le dysfonctionnement résolu », explique Baert.
Il est même possible de prédire les défaillances de l’installation. En plus des données sur les mouvements des marchandises, cela nécessite également des données sur l’état des grues, des élévateurs, des convoyeurs et d’autres machines. Pensez aux données sur la consommation d’énergie et la température des moteurs, mais aussi, par exemple, aux données provenant de capteurs qui mesurent les vibrations dans les mâts des grues. Si la température du moteur augmente et que le nombre de vibrations augmente, cela peut indiquer que la grue doit être entretenue. Cela peut être vérifié sur la base de données historiques. Si les dysfonctionnements peuvent être prédits de cette manière, ils peuvent être facilement évités en planifiant la maintenance de manière préventive. Hoebeek appelle cela la maintenance prédictive. « Et si une machine s’arrête, nous pouvons analyser les mêmes données pour en déterminer la cause. Nous pouvons utiliser le jumeau numérique pour vérifier si nous avons réellement trouvé la cause sans déclencher un nouveau temps d’arrêt dans le véritable entrepôt. »
Données en temps réel
Une autre application concerne la surveillance des processus et des systèmes. Si le jumeau numérique est constamment alimenté par des données en temps réel, les managers et superviseurs peuvent voir sur leurs écrans comment se déroule l’opération actuelle. L’intelligence artificielle permet d’analyser les données en temps réel à une vitesse fulgurante et de détecter les anomalies. Par exemple, si un département accuse du retard, le superviseur peut décider de déployer des personnes supplémentaires.
Des opportunités supplémentaires se présentent si le jumeau numérique fait partie d’une chaîne d’approvisionnement entièrement numérisée. Ainsi, par exemple, les conséquences d’un retard de livraison pour l’opération dans l’entrepôt peuvent être cartographiées en temps réel. Est-ce dangereux si ce camion arrive une heure plus tard ? Ou est-il plus pratique de mettre d’autres tâches en avant ? « Ou prenons l’exemple de l’expédition de palettes avec des boîtes lourdes et légères. Si les boîtes légères se retrouvent en bas, elles peuvent s’effondrer sous le poids des boîtes lourdes. Un jumeau numérique peut envoyer une alerte si, d’après la reconnaissance d’image, il semble que les lourdes boîtes se retrouvent de façon inattendue sur le dessus. Cela peut empêcher une réclamation », explique Maor, qui conseille de regarder au-delà des quatre murs de l’entrepôt. « L’application d’un jumeau numérique devient bien plus intéressante si l’on regarde toute la chaîne d’approvisionnement plutôt que seulement l’entrepôt. »
Images de drone
Hardis Group utilise Vision Insights, une plateforme propriétaire avec reconnaissance d’images et fonctionnalités d’apprentissage automatique, pour construire un jumeau numérique. La technologie de l’Internet des objets est utilisée pour enrichir le jumeau numérique avec des données provenant de capteurs, grues, convoyeurs et robots ou, par exemple, des balises RFID dans des caisses en plastique. Des données externes sur la météo ou le trafic, par exemple, peuvent également être ajoutées. Maor : « De plus, nous utilisons déjà des drones pour faire l’inventaire du stock dans les rayons. Nous pouvons aussi ajouter les images de ces drones au jumeau numérique puis les analyser. De cette façon, nous pouvons détecter, par exemple, des cartons endommagés ou des palettes qui s’effondrent. Ou ajouter des informations sur différentes tailles de palettes. »
Hardis Group recommande de bien réfléchir à l’avance au problème qu’un jumeau numérique est censé résoudre. Quelle est la portée du jumeau numérique ? Faut-il afficher l’ensemble de l’entrepôt en version numérique ? Ou simplement un domaine ou un processus particulier ? Ensuite, la fonction du jumeau numérique est discutée. Un jumeau numérique peut analyser toutes les données, mais qu’est-ce qui est nécessaire ? Enfin, un jumeau numérique doit être à la fois viable sur le plan technologique et économique. « Par exemple, s’il est nécessaire de collecter des données supplémentaires en équipant tous les porteurs de charge d’un capteur coûteux, cela devient rapidement trop coûteux. Mais si la solution coûte moins que les dégâts causés par le problème, rien ne s’oppose à la construction d’un jumeau numérique. »
Modèle de revenus intéressant
Quinaptis a désormais utilisé un jumeau numérique de son entrepôt pour deux clients. Cet effort a-t-il été gratifiant ? « Modéliser l’entrepôt prend du temps. Cela nécessite des plans CAD détaillés de l’entrepôt et des systèmes. À l’avenir, la modélisation prendra de moins en moins de temps à mesure que les bibliothèques d’objets numériques s’agrandissent », explique Hoebeek. « Que cet effort porte ses fruits dépend de la demande. Pour un entrepôt existant de taille limitée, installer un jumeau numérique n’est probablement pas utile. Mais dans la construction neuve, construire un jumeau numérique peut être rentable rien que pour la mise en œuvre de systèmes. Si le jumeau numérique est ensuite également utilisé pour la maintenance prédicative, le modèle de revenus ne fera que devenir plus intéressant. »
Maor souhaite rendre la plateforme Vision Insights accessible aux clients en tant que service à long terme. Ils peuvent ensuite configurer eux-mêmes des solutions simples, par exemple en déverrouillant les images de leurs caméras de surveillance. « Ensuite, la technologie des jumeaux numériques sera également accessible aux petites entreprises. »
Avec permission de Warehouse Totaal
L’article original en néerlandais de Marcel te Lindert a été publié en janvier 2020 dans Warehouse Totaal.