MapleSim est un outil de modélisation avancé développé par Maplesoft et spécialisé dans le calcul des forces physiques générées par des systèmes mécaniques complexes. Grâce au partenariat conclu entre Maplesoft et B&R, les jumeaux numériques créés avec MapleSim s'intègrent désormais très facilement dans l'environnement de développement Automation Studio. Les équipementiers disposent ainsi d'une solution simple pour simuler en temps réel le comportement d'une machine. Chad Schmitke de Maplesoft et Kurt Zeheleitner de B&R expliquent quels avantages cela procure aux fabricants de machines et quels seront les effets de cette convergence technologique sur le long terme.
Nous entendons beaucoup de choses aujourd'hui sur la simulation et les jumeaux numériques. Qu'est-ce que cela recouvre exactement ?
Chad Schmitke, Maplesoft :
Ces technologies répondent à un des plus grands défis auxquels sont aujourd'hui confrontés les fabricants de machines, et elles introduiront des changements durables dans la manière de concevoir les machines. Des systèmes qui, à l'origine, étaient purement mécaniques doivent aujourd'hui intégrer de plus en plus d'intelligence. La part que prend le logiciel dans les performances ne cesse ainsi de croître, et les machines deviennent de plus en plus complexes et agiles. Mais ceci suppose également des méthodes de test et d'évaluation sophistiquées.
Et c'est là qu'intervient la simulation ?
C. Schmitke :
Tout à fait. La construction d'un prototype physique comporte des risques que vous ne voulez pas forcément supporter intégralement. Aujourd'hui, vous pouvez dimensionner le matériel et tester le logiciel à partir d'une simulation temps réel, ou même réaliser une mise en service virtuelle à l'aide d'un jumeau numérique. Après avoir réalisé toutes ces opérations, vous êtes déjà assuré que votre machine remplira bien la fonction pour laquelle vous l'avez conçue.
Les méthodes de conception et de développement vont donc connaître de profonds changements, n'est-ce pas ?
C. Schmitke :
Oui, mais au-delà de ça, nous pouvoir déjà voir ce que sera la prochaine étape. Les fabricants de machine utiliseront les modèles qu'ils auront créés pour doter leur produit de nouvelles fonctionnalités et créer ainsi davantage de valeur ajoutée. Ils découvriront de nouvelles façons d'utiliser les données temps réel des machines pour, par exemple, introduire des fonctions de maintenance prédictive ou de contrôle avancé.
Est-ce que vous abordez déjà tous ces sujets avec des clients ?
C. Schmitke :
Toutes sortes d'idées circulent sur le développement de ces nouvelles technologies. Des clients, pour la plupart des petites et moyennes entreprises, font part de leurs incertitudes et ne savent pas par où commencer concrètement. Il veulent surtout savoir comment ils peuvent tirer profit de ces nouveaux outils le plus vite possible.
Et comment B&R et Maplesoft répondent-ils à cette attente ?
Kurt Zehetleitner, B&R :
Lorsque vient le temps de créer le logiciel pour leurs machines, nos clients se mettent tout de suite à programmer. L'étape préliminaire consistant à modéliser le système est nouvelle pour eux. MapleSim leur offre une solution accessible pour commencer par là. Grâce au partenariat que nous avons avec Maplesoft, nous avons créé B&R MapleSim Connector, un package qui simplifie l'interaction entre les outils et aide nos clients à obtenir des résultats concrets très rapidement.
C. Schmitke :
Maplesoft a ses racines dans le monde universitaire. Notre expertise réside dans le calcul symbolique et dans l'élaboration d'équations optimisées pour la représentation des phénomènes physiques. Nous sommes ainsi capables de générer du code très compact, et notre coopération avec B&R permet aujourd'hui d'intégrer ce code dans des simulations Hardware-in-the-Loop et Software-in-the-Loop. B&R MapleSim Connector crée une parfaite symbiose entre le savoir-faire de B&R dans la conception du matériel et notre expertise en modélisation.
Pourriez-vous nous en dire plus sur B&R MapleSim Connector ? Quelles sont ses différentes fonctions ?
K. Zehetleitner :
B&R MapleSim Connector est un package qui contient le logiciel MapleSim ainsi qu'une application B&R pour exporter le modèle et les données CAO dans Automation Studio. Il intègre également une fonction d'exportation pour notre outil de dimensionnement SERVOsoft. Tous ces outils interagissent parfaitement entre eux. B&R MapleSim Connector peut être téléchargé directement depuis le site web de B&R. A l'avenir, il sera également inclus dans le DVD d'installation d'Automation Studio. Avec MapleSim et Automation Studio, nos clients disposent d'une solution d'ingénierie pluridisciplinaire efficace et accessible.
La solution offre donc un bon moyen de mettre à profit la technologie des jumeaux numériques.
C. Schmitke :
Exactement. L'intégration des modèles générés par notre système dans un outil d'ingénierie puissant comme Automation Studio ouvre de nouveaux horizons. Avec B&R MapleSim Connector, vous pouvez tester en temps réel le comportement du contrôleur sans prendre de risques. Ce procédé va transformer la manière de développer le logiciel pour les machines. Dans le passé, les efforts consentis pour la création d'un modèle dans le passé permettaient seulement de dimensionner un moteur. Les possibilités qu'offre aujourd'hui la solution Maplesoft-B&R permettent d'aller bien plus loin dans l'utilisation des modèles. Vous pouvez développer votre machine en toute confiance car vous pouvez voir de vos propres yeux si la machine va fonctionner avant toute mise en service réelle. Et vous pouvez également réaliser de nombreux tests dès la phase de conception pour optimiser les performances.
Pourriez-vous svp décrire les différentes étapes de ce process impliquant MapleSim et Automation Studio ?
K. Zehetleitner :
Le développeur commence par importer les données CAO dans MapleSim. Le modèle est alors créé automatiquement. Le développeur n'a donc pas besoin de travailler avec des équations cinématiques. Quelques clics suffisent ensuite pour générer le code C et l'importer dans Automation Studio. Le code peut alors être exécuté dans un environnement de simulation ou sur le matériel réel. Comme les données CAO sont également importées, le développeur peut visualiser une représentation 3D dans l'outil Scene Viewer de B&R. Ce jumeau numérique leur permet de voir d'un seul coup d'œil si tout fonctionne correctement et si les performances sont conformes. De plus, ils peuvent réactualiser le modèle en fonction des évolutions du design mécanique au cours du projet, et éviter ainsi toute mauvaise surprise lors de l'exécution des programmes sur la machine réelle.
De quels avantages les fabricants de machines peuvent-ils bénéficier en utilisant B&R MapleSim Connector ?
K. Zehetleitner :
Pour gagner en dynamisme et agilité, les machines deviennent de plus en plus complexes. Les ingénieurs ne peuvent plus se fier à leur intuition pour savoir quelles seront les performances de tel ou tel composant. Le dimensionnement basé sur des simulations ainsi que les mises en service virtuelles rendent ici un grand service. Avec notre système de transport ACOPOStrak, par exemple, l'utilisation d'un jumeau numérique permet de savoir avec combien de navettes la productivité maximale est atteinte.
C. Schmitke :
Outre le dimensionnement et la mise en service virtuelle, d'autres domaines sont également concernés comme, par exemple, la maintenance prédictive, le développement d'algorithmes de contrôle avancés, et les régulateurs optimisés. Si vos caractéristiques de couple ne correspondent pas aux prédictions de votre modèle, vous pouvez en déduire qu'un mécanisme pose problème. Vous pouvez également tester certains scénari. A partir d'un jeu de paramètres, vous pouvez par exemple vous demander comment atteindre le cycle le plus rapide avec un profil de mouvement donné et en ne dépassant pas les limites de couple de vos moteurs. Par ailleurs, la simulation peut être aussi utilisée dans le processus de vente. Ses applications potentielles sont quasi-illimitées.
A propos de potentiel, que pouvons-nous attendre du partenariat entre vos sociétés respectives dans le futur ?
C. Schmitke :
Nous espérons que cela incitera les clients à s'emparer de ce sujet passionnant. Le produit et l'expertise fournis par Maplesoft et B&R les aideront dans cette démarche. Ensuite, leur retour d'expérience nous permettra d'optimiser le produit. De toute façon, l'objectif de notre partenariat sera toujours de répondre à cette question : comment faciliter l'utilisation des informations issues des modèles et permettre ainsi à nos clients d'accroître la valeur ajoutée de leurs systèmes.