Pour contribuer au développement d'une technologie de fabrication intelligente, Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited (ASTRI) souhaitait introduire une approche de développement plus agile pour ses clients.

ASTRI a adopté une analyse axée sur les exigences et une conception basée sur des modèles à l’aide du logiciel Engineering Systems Design Rhapsody, ce qui lui a permis de réduire le temps d’intégration et les coûts.

Nous sommes au cœur d'une révolution industrielle. La quatrième révolution industrielle, ou Industrie 4.0, est la prochaine étape dans le domaine de la fabrication,durant laquelle la fabrication traditionnelle subit une transformation numérique. Elle consiste à intégrer l'automatisation, la technologie intelligente et l'Internet des objets (IoT) au matériel de fabrication, donnant ainsi vie à machines intelligentes capables de collaborer, d'identifier et de résoudre elles-mêmes des problèmes.

ASTRI a été fondée en 2000 pour promouvoir la compétitivité de Hong Kong dans les secteurs axés sur la technologie grâce à la recherche appliquée. Le service des systèmes cyber-physiques d'ASTRI se consacre à l'utilisation du MBSE pour concevoir, synthétiser et valider des systèmes vitaux pour les usines intelligentes à l'ère de l'Industrie 4.0. Il crée des solutions qui aident ses clients du domaine de la fabrication à optimiser l'ensemble du cycle de vie d'ingénierie pour raccourcir le délai de mise sur le marché, réduire les coûts de développement et améliorer les normes de qualité.

« Je pense que la numérisation est l'élément clé pour permettre l'Industrie 4.0, explique le docteur T. John Koo, directeur des systèmes cyber-physiques chez ASTRI. Le monde numérique est à l'origine de nombreuses grandes créations dans le domaine des technologies de l'information, mais la numérisation du secteur de la production industrielle signifie qu'il est temps de relier réellement le monde physique au monde numérique. »

Cependant, si l'ajout de la technologie numérique aux équipements de fabrication apporte de nombreux avantages, il s'accompagne également de nouveaux défis. Les industriels ne peuvent pas se permettre d'arrêter une chaîne d'assemblage pour corriger un bogue dans le logiciel de l'équipement ou pour résoudre une défaillance du réseau. ASTRI souhaitait trouver un moyen d'itérer plus efficacement sur le développement d'équipements intelligents dont ses clients du secteur manufacturier ont besoin pour optimiser leurs opérations, améliorer la qualité, augmenter la productivité et faire face à l'augmentation des coûts de fabrication.

ASTRI a adopté une approche de l'analyse et de la conception axées sur les exigences qui permet de développer du matériel de fabrication plus intelligent avec plus de souplesse. L'entreprise crée des versions « jumelles » du matériel sur lequel elle travaille : une version physique et une version numérique.

ASTRI crée le jumeau numérique à l'aide de son modèle de système en utilisant le logiciel Engineering Systems Design Rhapsody. Le logiciel IBM permet de recourir au MBSE grâce à sa prise en charge du langage de modélisation des systèmes (SysML) et du langage de modélisation unifié (UML) pour la modélisation, la simulation, le test et la génération de code. Grâce au modèle système, les ingénieurs de conception peuvent ensuite effectuer des simulations et des tests sur le jumeau numérique. Si les ingénieurs identifient des défauts de conception, ils peuvent les analyser et les résoudre en utilisant le logiciel Engineering Systems Design Rhapsody. Une fois que le jumeau numérique fonctionne correctement, le code d'application est compilé et chargé sur le jumeau physique.

Le test du jumeau numérique permet à ASTRI d'identifier les défauts de conception beaucoup plus tôt dans le cycle de développement. « Avec l'approche conventionnelle, nous ne pouvons effectuer aucun test tant que nous n'avons pas tous les logiciels et le matériel en place, explique M. Koo. Nous ne pouvions donc tester que le système physique fini, ce qui signifie que nous découvrions des défauts bien plus tard dans le cycle de développement. » De plus, le développement de systèmes basés sur des modèles permet à l'équipe de rechercher et de valider les exigences des clients dès le début du cycle de vie, et de mieux gérer les changements de conception à venir.

Le jumeau numérique facilite également la collaboration autour du développement du projet. Les équipes d'ingénierie qui s'appuyaient auparavant sur une documentation textuelle peuvent désormais utiliser les ressources numériques du jumeau comme base de travail.

Grâce au jumeau numérique, les ingénieurs d'ASTRI ont considérablement réduit le temps nécessaire à la validation des performances des logiciels sur le jumeau physique. En outre, le MBSE permet à l'équipe de solliciter et de valider les exigences des clients plus tôt dans le cycle de vie de développement et de mieux gérer les changements de conception à venir. ASTRI estime que cette approche du jumeau numérique a permis de réduire le temps d’intégration de 40 % et le coût total de développement de 30 %.

Grâce à cette nouvelle méthodologie, ASTRI a créé un équipement robotique appelé le manipulateur mobile collaboratif (CMM) en collaboration avec l'un de ses clients. Le CMM est conçu pour fonctionner de manière autonome dans un environnement de salle blanche sans intervention humaine. Le CMM est équipé de capteurs de profondeur, d'un système de vision et d'un manipulateur qui permettent de naviguer dans l'environnement et d'effectuer des tâches « pick and place ».

Depuis son développement réussi, le CMM fonctionne sans interruption, effectuant des travaux qui nécessitaient auparavant cinq opérateurs par quart de travail. En 2018, lors des prestigieux Hong Kong Awards for Industries (HKAI), ASTRI et son client ont reçu ensemble le prix Equipment and Machinery Design pour cette création.

ASTRI s'attend à ce que la demande d'équipements industriels intelligents tels que le CMM continue d'augmenter. « La demande était déjà forte avant, mais elle l'est encore plus après la pandémie de COVID-19, explique M. Koo. Elle a entraîné toutes sortes de perturbations. En outre, il existe une demande accrue pour toutes sortes de produits, tels que les dispositifs médicaux. Les raisons pour lesquelles les sites de fabrication devraient fonctionner 24 heures sur 24 ne manquent pas, c'est pourquoi la demande en matière d'automatisation et de robotique va augmenter. »

Après avoir reçu une formation de la part d'IBM sur le logiciel Engineering Systems Design Rhapsody, les ingénieurs d'ASTRI disposent des connaissances nécessaires pour continuer à aider leurs clients à accélérer le temps de développement, tout en garantissant la qualité et la fiabilité des systèmes qu'ils développent.

ASTRI (lien externe à IBM.com) a été fondée en 2000 par le gouvernement de la région administrative spéciale de Hong Kong afin d’améliorer sa compétitivité dans les secteurs technologiques grâce à la recherche appliquée. Les activités de R&D d’ASTRI se concentrent sur la ville intelligente, les technologies financières, la fabrication intelligente, les technologies de santé et les circuits intégrés spécialisés. ASTRI s’est constitué un riche portefeuille de propriétés intellectuelles et a formé de nombreux chercheurs talentueux dans divers secteurs et domaines. Elle compte environ 670 employés sur ses sites situés dans le Hong Kong Science Park de Shatin.