Internet Industriel des Objets IIOT : PTC, John Bean Technologies et Petits pois fraîchement surgelés> ENGINEERING.com

En surface, la congélation de pois verts fraîchement récoltés peut ne pas sembler trop avancée. Cependant, cela est beaucoup plus difficile qu'il n'y paraît – du moins, si cela se fait à l'échelle industrielle.
Leif Olsson, responsable PLM de la division des technologies alimentaires de la société américaine de technologie alimentaire John Bean Technologies (JBT), sait de quoi il s'agit. Il a la connaissance détaillée de ce qu'il faut pour congeler cinq kilos de pois par seconde dans des conditions d'hygiène optimales, tout en répondant aux exigences réglementaires et des consommateurs élevées. Il comprend également le type de support PLM nécessaire pour construire le congélateur industriel et la machine d'emballage JBT de 20 mètres de long à bande transporteuse pour les pois et de nombreuses autres machines liées aux aliments surgelés.
Avec l'aide de la suite Windchill de PTC, un configurateur propriétaire pour la gestion des variantes, le logiciel de conception Creo CAD comprenant des solutions de simulation pour CFD et un service de développement pointu, Olsson et ses collègues ont créé une plate-forme pour la réalisation de produits qui correspond à la demande.

«Les nouvelles technologies comme l’IoT et la fabrication additive sont très intéressantes, mais la technologie n’est pas autonome», déclare Leif Olsson de JBT, responsable du PLM à la division des technologies alimentaires. «Théoriquement, ce n'est pas un problème majeur de mettre en place des modèles qui semblent bons autour de nouvelles choses. En même temps, cela doit être intégré dans un contexte existant. »

Mais est-ce suffisant dans un monde difficile et compétitif? Rien ne s'arrête en ce qui concerne la réalisation du produit et la dynamique d'utilisation qui caractérisent les environnements de développement d'aujourd'hui.
«Quel avantage une entreprise comme JBT tire-t-elle de la technologie PLM moderne telle que les jumeaux numériques, les threads, l'IoT, l'IIoT et la réalité augmentée? Comment créer des modèles économiques durables autour de ces pièces? Et comment combinez-vous le nouveau avec ce que vous avez déjà? »
Ce sont des questions hyper-intéressantes auxquelles Olsson réfléchit constamment, en développant de nouvelles solutions et en lançant des pilotes, avec le partenaire PLM de la société PDSVISION, l'un des plus grands consultants PTC d'Europe.
«Oui, c'est comme ça, mais nous devons nous rappeler que la technologie ne se résume pas à elle-même», déclare Olsson, travaillant à l'usine de technologie alimentaire de JBT. Il poursuit: «Théoriquement, ce n'est pas un problème majeur de mettre en place des modèles qui semblent bons autour de nouvelles choses. En même temps, cela doit être intégré dans un contexte historique existant où la technologie, la méthodologie, les affaires, l'équipement et d'autres choses doivent rivaliser pour l'espace dans des «  paysages '' qui sont rarement caractérisés par des ressources illimitées en termes de temps, de personnel et d'argent. "

Depuis que JBT / Frigoscandias a installé FLoFREEZE pour la première fois en 1962, des millions de tonnes de produits alimentaires frais ont été congelés avec succès et avec profit sur les congélateurs linéaires à lit fluidisé FLoFREEZE. L’équipement assure une véritable fluidisation, en utilisant un système de circulation d’air breveté qui sépare et congèle les produits les plus délicats, tout en répondant aux exigences les plus strictes de l’industrie. En général, beaucoup de choses ont changé en termes de réalisation de produits de ces unités de production. Le voyage d'innovation est un processus continu et pour le moment, JBT s'éloigne de l'image d'une industrie mécanique distincte pour développer des solutions où le contenu mécanique diminue et où l'électronique, les capteurs, les logiciels, le contrôle IoT et la maintenance prédictive augmentent radicalement.

Développer des modèles performants consiste évidemment à équilibrer et intégrer les investissements de nouvelles technologies avec des technologies plus anciennes, à trouver des analyses de rentabilisation rentables tout en convaincant les clients de la valeur de quelque chose de nouveau, tout en ayant de l'espace pour gérer le développement de produits et les flux de production réguliers.
«Il y a indéniablement beaucoup de complexité là-dedans», affirme Olsson, soulignant que de nos jours, personne ne peut se permettre de se pencher en arrière et d'être satisfait de ce que vous avez. Si vous souhaitez aiguiser votre compétitivité, vous devez être constamment sur vos gardes pour ne pas être écrasé.
«Notre voyage vers des solutions innovantes est donc un processus continu et pour l'instant nous nous éloignons de l'image d'une industrie mécanique distincte pour développer des solutions où le contenu mécanique diminue et où l'électronique, les capteurs, les logiciels, le contrôle IoT et la maintenance prédictive augmentent radicalement, »Ajoute Olsson.

Alors, qu'est-ce qui met la nourriture sur la table JBT? La société possède deux divisions: Technologie alimentaire, où l'accent est mis sur l'équipement de congélation industrielle pour tout, des légumes tels que les pois au pain, en passant par le filé de saumon et les pépites de poulet; et la division Aero Technology, qui produit des équipements aéroportuaires tels que les véhicules de transport qui déplacent les avions au sol, ainsi qu'une variété d'autres services.
Ce n'est pas un mauvais mélange, compte tenu de la situation difficile à laquelle est confrontée l'industrie aérospatiale sous les effets de la pandémie de coronavirus.
JBT compte 6 000 employés au total, dont environ 300 travaillent au développement et à la production d'équipements de congélation industrielle et en fait également de fours.
Collaboration entre les centres de développement de l'entreprise en Suède; Écosse; le siège social en Ohio, aux États-Unis; et le site au Brésil utilise actuellement le système Windchill / PDM Link comme plate-forme commune, principalement pour échanger des données CAO.
En ce qui concerne les outils PLM, JBT fonctionne généralement dans des environnements dominés par PTC, avec Windchill comme plate-forme cPDm et le configurateur propriétaire mentionné ci-dessus. À l'heure actuelle, cependant, ce configurateur est en cours d'intégration dans Windchill.
Du côté de la CAO et de la simulation, JBT utilise PTC CREO, avec un soutien d'ANSYS en termes de simulation. Les fours, quant à eux, sont conçus numériquement dans le logiciel de CAO 3D d'Autodesk Inventor.

Quelles normes la plupart des organisations doivent-elles mettre en place pour devenir un acteur de premier plan dans leur secteur de marché? Pour JBT, ces standards sont l'engagement, la coopération, la crédibilité et la priorité accordée au client, explique Leif Olsson. Cette recette du succès a fait de JBT l'un des principaux acteurs de l'industrie alimentaire depuis plus de 100 ans, et ils sont aujourd'hui à la pointe du développement mondial de solutions industrielles personnalisées et de services de transformation alimentaire. Si JBT veut rester l’un des leaders mondiaux dans ce qu’elle fait, un partenaire PLM de classe mondiale en termes d’outils logiciels et de services associés est primordial, ajoute Otto Wetterling, PDG de PDSVISION, partenaire de distribution de PTC. Il affirme que la coopération avec PDSVISION a abouti à des exemples où JBT a pu réduire le temps de conception d'environ 50 pour cent sur des équipements personnalisés. Les divisions de la technologie alimentaire de JBT travaillent principalement dans des environnements PTC; un exemple est la zone de CAO 3D dans laquelle Creo de PTC est utilisé. L'image ci-dessus montre une conception produite dans ce logiciel.

PDSVISION, partenaire PLM de JBT, joue également un rôle clé.

«Une question intéressante», déclare Otto Wetterlin, PDG du partenaire de distribution de PTC PDSVISION, à propos des défis liés aux nouvelles technologies.

J'ai demandé au PDG de PDSVISION, Otto Wetterlin, pourquoi un consultant compétent est d'une importance cruciale.
«Tout cela a à voir avec les changements technologiques spectaculaires dans le monde du développement de produits. La gamme de services liés à des éléments tels que le PLM, l'IoT et les expériences utilisateur optimisées en sont fortement affectées », déclare Wetterlin, ajoutant que le besoin de conseils qualifiés devient donc plus nécessaire et plus important que jamais.
Mais comment les conseils fournis par les consultants sont-ils affectés par la digitalisation, les nouvelles solutions prêtes à l'emploi, l'explosion des nouvelles plateformes, l'Internet des objets et la complexité croissante des produits?

«C’est une question intéressante», déclare Wetterlin. Le tempo est rapide et il souligne un certain nombre de défis. «Ce en quoi vous croyez à un moment donné est une chose, mais la dynamique de développement de l'étape suivante peut aller bien plus loin que vous ne pourriez l'imaginer dans votre imagination la plus folle», conclut-il.
Où tout cela mène-t-il? À un moment donné, vous devez prendre le train du développement pour commencer. «Avec l'IoT, la RA, la technologie additive et d'autres choses, il y aura de nombreuses alternatives», déclare Wetterlin. «Mais autant que toutes les nouvelles technologies affectent les processus de production,« l'héritage PLM »doit être inclus dans l'équation pour que l'ensemble réussisse. L'intégration entre l'ancien et le nouveau est un facteur de survie essentiel pour l'entreprise et une transformation réussie nécessite des ponts efficaces. Nous avons beaucoup travaillé avec JBT sur la migration des données de l'héritage, l'intégration et en parallèle sur ce qui peut être réalisé avec les nouvelles technologies. »

Le développement des produits des machines dépend beaucoup de la gestion des variantes, qui est liée à l'adaptation des capacités de chaque machine à ce qui doit être congelé, ainsi qu'à l'adaptation de l'équipement à la configuration de l'usine.

Le point de vue de Wetterlin est que la voie du succès est rythmée par une mise en œuvre correctement équilibrée et étape par étape. Leif Olsson est d'accord.
«Si vous faites la même chose depuis 25 ans, dans une organisation où tout fonctionne bien, il peut être difficile de changer le train de pensée existant. Dans le même temps, des investissements réussis dans les nouvelles technologies sont indispensables. PDSVISION est réactif et bon pour ramener les choses sur la bonne voie lorsque les choses tournent hors du plan. Nous discutons avec eux de la plupart des choses sur les processus, la méthodologie de conception, la configuration et les pièces de test, et cela nous aide à aller plus vite. »

Armée de cette puissante artillerie et de ce support de conseil, l'équipe de Leif Olsson attaque et développe des solutions aux défis techniques et de fabrication difficiles liés à la production de JBT.
Mais pourquoi la congélation de légumes frais est-elle un défi?

«Plusieurs raisons», dit Olsson. «Il ne s'agit pas de quelques pois dans un paquet, mais de tonnes de pois fraîchement récoltés. Dans la ligne de process de 20 mètres de long et 6 mètres de large que nous développons pour la congélation des pois, la rapidité est essentielle. Le temps, c'est de l'argent et les pois eux-mêmes sont fragiles et doivent être manipulés avec soin dans des délais serrés lorsque la récolte arrive à l'usine de transformation alimentaire. La vitesse est donc essentielle au succès. »
Mais il y a plusieurs défis. Congeler du pain fraîchement cuit est une chose; congeler des pois en est une autre. Le pain contient beaucoup d'air et a donc une densité complètement différente de celle des pois beaucoup plus solides. La congélation nécessite donc des flux d'air différents.
«La teneur en air du pain signifie qu'il gèle lentement, tandis que les pois plus denses gèlent plus rapidement», dit Olsson. «Cela signifie que vous devez gérer les courants d'air de refroidissement de différentes manières dans l'équipement. Pour les pois, il s'agit, entre autres, de souffler la couche d'air la plus proche de la surface des pois. La température y diffère et constitue un obstacle aux effets directs de l'air de refroidissement. Il doit être retiré pour que le processus de congélation soit efficace. »
À son tour, cela signifie que le développement des produits des machines dépend beaucoup de la gestion des variantes, qui est liée à l'adaptation des capacités de chaque machine à ce qui doit être congelé, ainsi qu'à l'adaptation de l'équipement à la configuration de l'usine. De plus, le travail de développement contient une simulation CFD des flux d'air, qui permet d'optimiser les effets de refroidissement liés aux aliments à congeler.
«Exactement», dit Leif Olsson. «La gestion des variantes et des configurations est l'un des défis du développement de produits. Nous avons résolu le problème avec une solution basée sur des modules, qui correspondent à différentes exigences de configuration. En cela, l'équipement de la machine doit non seulement répondre à différents produits pour la congélation, mais doit également être adapté aux différentes configurations d'usine. »
Les clients fournissent leurs spécifications à JBT et, sur la base de ce JBT, décide de la configuration à utiliser.
«Nous avons développé des solutions de calcul adaptées aux besoins. Ces calculs sont ensuite intégrés au programme de conception Creo, où les dimensions sont ensuite adaptées en fonction de leurs besoins », ajoute Olsson.

Mais comme indiqué ci-dessus, rien ne s'arrête dans le développement et la fabrication de produits. Aujourd'hui, l'équipe PLM de JBT et d'autres collègues ont plusieurs projets en cours, y compris le configurateur propriétaire qui est en cours d'intégration dans Windchill. JBT dispose également d'un configurateur de vente en cours de connexion directe à Windchill.

Dans ce dernier cas, l’idée est que les vendeurs devraient être capables de configurer les exigences du client, par exemple en ce qui concerne les tensions, les produits complémentaires et d’autres choses. Les choix doivent ensuite être saisis dans Windchill pour personnaliser un produit.
«Nous pensons qu'il y a beaucoup à gagner ici en termes de temps de développement plus courts, et les solutions de configuration ont certainement le potentiel d'y contribuer. En ce qui concerne les discussions avec les clients et la voie de la fabrication, nous avons jusqu'à présent bien réussi. Mais bien sûr, il y a plus à gagner – basé, entre autres, sur le démarrage des éléments de configuration plus tôt dans le processus. Ici, le configurateur des ventes est une étape prometteuse dans cette direction. »

D'autres domaines dans lesquels JBT et Olsson travaillent de manière proactive se concentrent sur des solutions nouvelles et plus pointues autour de la génération de nomenclatures.
«Comme beaucoup d'autres aujourd'hui, nous avons un mélange d'eBOM (Engineering Bill of Materials), créé dans le système PLM, tel qu'un eBOM adapté à la production, et de mBOM (Manufacturing BOM) émis par le système ERP. Nous travaillons à les affiner afin d'avoir un eBOM plus clair qui est décomposé en mBOM avant la production. Ceci est motivé par le fait que nous avons plus de sites qui ont des processus de production différents. L'approche consiste à le faire dans Windchill, car nous voyons un outil puissant et, en même temps, facile à utiliser pour cela. »
Le système ERP actuel de JBT est Movex d'INFOR, qui en 2021 sera remplacé par INFOR LN – fondamentalement le même système que Movex, mais amélioré.

Dans le type d'équipement mécanique de technologie alimentaire que JBT produit, le formage de la tôle et les technologies pour cela ont traditionnellement été une partie importante du travail de développement et de fabrication – mais ce n'est peut-être pas là que les principales étapes de développement sont cachées. Du côté des composants, des choses se sont produites qui peuvent être très importantes, notamment en raison de l'émergence de la fabrication additive et de la technologie d'impression 3D.
Lorsqu'il s'agit de composants de séries de fabrication plus courtes – ce qui est le cas de JBT, qui construit des lignes de production de technologie alimentaire plus grandes – cette technologie est exactement ce qui peut contribuer à une rationalité accrue.
«Absolument», reconnaît Leif Olsson. «Une telle chose est qu'avec la fabrication additive, vous pouvez créer un seul composant en une seule opération, où auparavant peut-être dix pièces plus petites, souvent usinées CNC, étaient assemblées pour ce composant. Les semaines peuvent se transformer en heures, donc bien sûr cela peut avoir un impact énorme sur les gains de délais. Naturellement, nous nous penchons activement sur cette question, tout en étant en mesure de créer des modèles pour la production locale de pièces de rechange. Même là-bas, nous pensons qu'il y a beaucoup à ramasser. En fin de compte, vous pouvez réaliser des choses auxquelles vous n’avez jamais pensé, même comme une opportunité. »

«Le développement des capteurs est extrêmement passionnant, car nous nous dirigeons vers la possibilité de les installer à n'importe quelle température. Dans des domaines tels que la maintenance, les pièces de rechange peuvent être changées avant qu’elles ne se cassent », explique Leif Olsson, responsable du PLM de JBT pour la technologie alimentaire.

Une question intéressante dans ce contexte est: à quoi cela ressemble-t-il avec des choses comme les jumeaux numériques, l'IoT, l'automatisation et la réalité augmentée? Toutes ces pièces se sont développées de manière explosive ces dernières années, et aujourd'hui nous sommes sur la voie du battage médiatique théorique vers la mise en œuvre de ces technologies dans de vraies applications métier. La mise en œuvre de ces technologies s'est retrouvée de plus en plus à l'ordre du jour dans de nombreuses entreprises – mais en même temps, un problème a été de trouver de bons modèles commerciaux.
Quels sont les réflexions et les projets de Leif Olsson et de l’équipe JBT à ce sujet?
«Les possibilités sont absolument extrêmement intéressantes et nous les examinons sous des angles légèrement différents», dit Olsson. «Il est clair que des choses telles que l'IoT et l'automatisation ne sont qu'au début de leur cheminement évolutif. Le développement des capteurs est extrêmement passionnant, où nous nous dirigeons vers la possibilité de les installer à n'importe quelle température. Dans des domaines tels que la maintenance, les pièces de rechange peuvent être changées avant qu'elles ne cassent. »
«La maintenance prédictive offre des opportunités fantastiques de contribuer à prolonger la durée de vie des équipements. De la même manière, les mesures de maintenance peuvent être beaucoup plus faciles à effectuer lorsque, à l'aide de dispositifs portables et de la technologie AR à distance, vous pouvez guider des personnes qui ne sont pas des experts dans l'exécution, par exemple, d'un remplacement de composant. Nous examinons cela, et il en va de même pour les jumeaux numériques qui sont également inclus dans nos plans pour l'avenir et nous avons déjà lancé des projets pilotes ici », ajoute-t-il.
Olsson cite le voyage de l'industrie automobile vers l'avenir comme un excellent exemple de la direction que prend le développement. Ce segment industriel, avec le segment aéronautique, a toujours été à la pointe du développement.
JBT n'a pas l'intention de prendre ses ambitions à la légère.
«Tout comme les voitures sont passées du stade de la tôlerie et de la mécanique, elles sont devenues des logiciels et de l'électronique sur quatre roues. Nous allons maintenant dans la même direction », dit-il.
En dehors des roues, bien sûr.

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