étude de cas

Un fabricant utilise Simcenter Amesim pour développer « les métiers à tisser les plus écoénergétiques du marché »

Les solutions logicielles de Siemens Digital Industries permettent à Picanol d’optimiser ses opérations dès les premières étapes de production...

Siemens Digital Industries Software solutions enable Picanol to achieve earlystage product optimization

Picanol (Energy Efficiency)

Picanol développe, produit et commercialise des machines à tisser de haute technologie. Les machines à tisser Picanol sont la synthèse du savoir-faire technologique et de l’expérience accumulée depuis plus d’un demi-siècle. En 2020, environ 2 600 usines de tissage dans le monde utilisent des machines Picanol, soit un total d’environ 130 000 machines à tisser.

http://www.picanol.be

Siège social:
Ypres, Belgium
Produits:
Simcenter 3D Solutions, Simcenter Amesim
Domaine d'activité:
Machines industrielles

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En raison de la hausse des prix de l'énergie, une faible consommation d'énergie est essentielle à la gestion des dépenses opérationnelles. Nos produits doivent offrir la meilleure qualité de tissu au coût total de possession le plus bas pour le tisseur. Nous avons concentré nos efforts sur l'efficacité énergétique afin d'obtenir un avantage concurrentiel substantiel.
Kristof Roelstraete, Gestionnaire, recherche et développement, Picanol

Machines à tisser pionnières

La vitesse est importante dans le secteur des machines de production. Qu'il s'agisse de papier recyclé ou de tissu high-tech, une vitesse de production maximale est requise à tout moment, mais pas à tout prix. Au 21e siècle, les fabricants ont dû faire face à de nouveaux enjeux environnementaux ainsi qu'à l'une des crises économiques les plus graves de l'histoire moderne. Quelle que soit votre fabrication, la conservation de l'énergie est essentielle.

Le consortium ESTOMAD (Energy Software Tools for Sustainable Machine Design) a été créé en 2009 avec des acteurs du secteur et des instituts de recherche tels que LMS International (aujourd'hui Siemens Digital Industries Software), le Centre de technologie mécatronique de Flandre, JOBS, EC Engineering, l'Institut des technologies industrielles et de l'automatisation, FIDIA et l'Université catholique de Louvain (Belgique). Le projet de recherche européen vise à créer un processus de développement de machine qui considère l'efficacité énergétique comme un paramètre critique dans la conception des machines.

Picanol est l'un des acteurs industriels impliqué dans le projet ESTOMAD. Picanol développe et fabrique des machines à tisser de haute technologie basées sur la technologie des jets d'air et de rapières. Depuis 75 ans, Picanol a joué un rôle de pionnier dans l'industrie des machines à tisser pour devenir un acteur mondial de premier plan. Outre son siège social à Ypres, en Belgique, le groupe Picanol possède des installations en Asie, en Europe et aux États-Unis. En 2020, environ 2 600 usines de tissage dans le monde utilisent des machines Picanol, soit un total d'environ 130 000 machines à tisser.

Pioneering weaving machines

Chercher l'efficacité énergétique

Des réglementations strictes du marché et un environnement concurrentiel difficile obligent l'industrie des machines de production à améliorer ses processus de conception de machines. Les fabricants doivent fournir des machines performantes qui répondent à des exigences strictes en matière de santé et de sécurité. Les innovations sont introduites de plus en plus rapidement. Ces considérations rendent la simulation précoce pratiquement obligatoire pour lancer des produits innovants de plus en plus rapidement. L'industrie connaît également un changement récent dans les attentes des clients.

"Ce n'est plus seulement une question de prix d'achat ou de performance", déclare Kristof Roelstraete, responsable de la recherche et du développement (R&D) chez Picanol. "De plus en plus de clients ont tendance à choisir la machine qui offre la meilleure offre en termes de coût total de possession. Ils ne prennent pas seulement en compte le prix d'investissement initial, mais aussi les coûts de maintenance et d'exploitation pour l'ensemble du cycle de vie de la machine.

"En raison de la hausse des prix de l'énergie, une faible consommation d'énergie est essentielle à la gestion des dépenses opérationnelles. Nos produits doivent offrir la meilleure qualité de tissu au coût total de possession le plus bas pour le tisseur. Nous avons concentré nos efforts sur l'efficacité énergétique afin d'obtenir un avantage concurrentiel substantiel."

Prise en charge de l'optimisation évolutive

Dans le cadre du projet ESTOMAD, Picanol améliore l'efficacité énergétique de ses machines à tisser sans sacrifier les performances. En étroite collaboration avec l'Université catholique, les ingénieurs R&D de Picanol ont commencé par construire le modèle des flux d'énergie à l'intérieur de la chaîne cinématique principale d'une machine à tisser. La création de ce modèle est une tâche complexe : il doit prédire avec précision tous les transferts d'énergie interne et exposer les fuites d'énergie locales. Il faut fournir une représentation détaillée du comportement énergétique de chaque élément tout en s'intégrant à l'environnement multiphysique de la machine. Le consortium ESTOMAD a sélectionné le logiciel Simcenter Amesim™ de Siemens Digital Industries Software comme plateforme de simulation de systèmes mécatroniques pour réaliser des études de gestion de l'énergie sur des machines industrielles. Simcenter Amesim permet aux ingénieurs d'analyser de manière cohérente tous les flux d'énergie dans les différents sous-systèmes d'une machine à tisser, du système d'insertion au moteur, en passant par la boîte de vitesses et l'arbre principal.

Pour prendre en charge l'optimisation évolutive des flux d'énergie, l'interface utilisateur graphique (GUI) de Simcenter Amesim et les bibliothèques de composants de machines ont été spécialement mises à jour pour aider les ingénieurs à concevoir des machines respectueuses de l'environnement. Les ingénieurs de Picanol optimisent la conception des machines dès les premières étapes, en faisant de l'efficacité énergétique une exigence de performance essentielle.

Dans une étape ultérieure du processus de développement, Simcenter Amesim est couplé au logiciel Simcenter 3D de Siemens Digital Industries Software dans une configuration de cosimulation. Par conséquent, même les mécanismes 3D complexes de la machine à tisser (qui nécessitent une modélisation dynamique et cinématique détaillée) sont simulés et optimisés, en tirant parti des nouvelles fonctionnalités de Simcenter Amesim pour offrir une conception plus écologique.

L'outil d'édition de sous-modèles Simcenter Amesim, l'outil de personnalisation de la plateforme, permet d'intégrer nativement toutes les variables de puissance et d'énergie requises, ce qui permet de créer facilement et rapidement des composants spécifiques et de les évaluer en fonction des objectifs de consommation d'énergie. Dans le cadre de l'étude ESTOMAD et avec l'implication particulière de l'Université catholique de Louvain, les ingénieurs de Picanol ont pu interfacer de manière transparente Simcenter Amesim avec l'environnement MATLAB® pour effectuer l'identification des paramètres. Le projet Picanol-ESTOMAD révèle une corrélation précise entre les modèles Simcenter et les mesures effectuées sur les machines à tisser, un résultat d'étude majeur qui contribuera à améliorer les futurs processus de développement des machines.

Supporting scalable optimization

Exploiter l'ingénierie des systèmes basée sur des modèles

La vaste gamme de Siemens Digital Industries Software aide Picanol à optimiser les machines à tisser dès les premières étapes, en équilibrant tous les paramètres critiques de performance, de durabilité, de bruit et de vibration tout en minimisant la consommation d'énergie.

"Nous apprécions beaucoup les produits et l'assistance de Siemens Digital Industries Software", déclare Roelstraete. "Ils nous aident à concevoir les métiers à tisser les plus économes en énergie du marché. Simcenter Amesim propose des bibliothèques étendues de composants qui se connectent pour construire des systèmes multiphysiques complets, ce qui est un préalable à l'ingénierie avancée des systèmes basée sur des modèles. Y parvenir avec des programmes de script tels que MATLAB ou Python est irréaliste."

D'autres projets axés sur l'économie d'énergie et la gestion de l'énergie seront probablement lancés dans un avenir proche, non seulement en raison des bénéfices attendus, mais aussi en réponse aux défis environnementaux à venir. Picanol est bien placé pour prendre les devants en concevant les machines à tisser les plus écologiques du marché. M. Roelstraete prévoit également que l'ingénierie des systèmes basée sur des modèles deviendra dans les années à venir une procédure de conception standard dans l'industrie des machines de production.

Leveraging model-based system engineering