Siemens Gamesa réduit les délais de commercialisation de l’énergie éolienne

Siemens Gamesa utilise désormais sa solution de fabrication axée sur les données sur l’une de ses lignes de production à Aalborg, au Danemark, où les techniciens moulent des pales de turbine à partir de fibre de verre.

Finn Mainstone, chef de produit senior chez Siemens Gamesa, explique : « Chaque pale de turbine est conçue sur mesure par nos ingénieurs selon des spécifications précises, et tout défaut au cours du processus de fabrication peut entraîner des corrections complexes, coûteuses et chronophages. Pour éviter cette situation, nos équipes voient une grille laser s’afficher sur chaque pale, leur permettant de savoir exactement où placer chaque couche de fibre de verre. Mais surtout, elles peuvent désormais recevoir des alertes instantanées si la solution détecte des erreurs ou des anomalies à la surface de la pale. »

Il poursuit : « Grâce aux caméras connectées à l’IdO dans notre usine et à l’analyse continue utilisant des modèles d’apprentissage automatique en périphérie, le tout géré sur Microsoft Azure, nos techniciens peuvent placer chaque couche de pale avec plus de rapidité et de précision. Par conséquent, nous sommes en passe de réduire les taux d’erreur de fabrication causés par le mauvais placement des matériaux, ce qui contribue à la fluidité de nos lignes de production. En fait, une fois que nous aurons déployé la solution dans le monde entier, nous serons mieux à même de partager les meilleures pratiques. Cela réduira la courbe d’apprentissage pour les équipes de nos usines récemment ouvertes, comme celle du Havre, en France, ce qui nous permettra d’augmenter notre production, d’accepter davantage de commandes et de faire profiter un plus grand nombre de personnes dans le monde des avantages de l’énergie verte. »

Le profil aérodynamique des pales de turbine est crucial pour générer efficacement l'énergie, et la construction de chacune d’elles implique un travail hautement qualifié. « Même si nos pales pour la toute nouvelle turbine SG 14-222DD mesurent 108 mètres de long, elles sont toujours presque entièrement construites à la main, » déclare M. Mainstone. « Parce que chaque pale est réalisée à la commande, nos équipes ressemblent davantage à des artisans fabriquant des meubles qu’à des ouvriers travaillant sur une chaîne d’assemblage. Mais comme pour tout processus manuel, le risque d’erreur humaine est toujours présent. »

Siemens Gamesa a mis en place un processus d’assurance qualité rigoureux : les pales de turbine sont inspectées et réparées au cours des dernières étapes de fabrication. Par exemple, si un morceau de fibre de verre est mal placé ou posé sur un corps étranger, la section affectée de la pale est découpée et remplacée, une issue rare mais coûteuse.

« Chaque fois que nous retravaillons une pale, nos coûts augmentent et le nombre de pales que nous pouvons produire au cours de chaque période se trouve limité », poursuit M. Mainstone. « Cette pression supplémentaire sur nos marges et notre cadence de production est un défi de taille sur un marché hautement concurrentiel. La demande mondiale en énergie éolienne est en hausse, et nous savions que l’augmentation de notre cadence nous permettrait de saisir plus facilement ces nouvelles opportunités et qu’elle favoriserait la croissance de l’entreprise. Pour atteindre notre objectif, nous avons cherché un moyen de permettre à nos techniciens de travailler rapidement avec la plus grande précision. »

Le DVL a créé un schéma détaillé de sa solution cible et recherché un partenaire pour concrétiser sa vision. « Tout au long d’un processus d’appel d’offres exigeant, IBM Consulting n’a cessé de s’imposer comme leader », déclare M. Mainstone. « Au cours d’un mois de discussions approfondies, IBM a développé une proposition solide parfaitement conforme à notre dossier, avec une équipe composée de personnes spécialistes, enthousiastes et dotées d’une connaissance approfondie du sujet. »

Il continue : « IBM a consacré beaucoup de temps et de ressources pour nous aider à affiner nos idées. Ce processus s’est avéré extrêmement précieux lorsqu’il a fallu déterminer la conception et la configuration optimales de la nouvelle solution. Par exemple, nous devions décider s’il fallait déployer un petit nombre de caméras haute résolution très coûteuses ou un grand nombre de caméras de résolution inférieure mais moins chères. IBM nous a aidés à identifier les avantages et les inconvénients des différentes options matérielles et logicielles et à trouver le juste milieu pour répondre à nos besoins. »

En collaboration avec le DVL, IBM Consulting a aidé Siemens Gamesa à faire rapidement avancer le projet en utilisant des cycles de développement fréquents et itératifs. Grâce à la méthodologie IBM Garage, les deux équipes ont condensé de grandes quantités de travail complexe en très peu de temps. En l’espace de quelques mois, Siemens Gamesa est passée de la conception au prototype, puis au déploiement d’un produit minimum viable (MVP) pour son usine d’Aalborg.

« Nous avons établi des exigences très spécifiques pendant le processus d’appel d’offres, telles que la capacité à détecter les bords blancs des feuilles de fibre de verre sur une pale blanche de 97 mètres de long avec une latence minimale », explique M. Mainstone. « Forte de solides compétences en apprentissage automatique et de ses pratiques approfondies d’ingénierie cloud, IBM nous a aidés à créer une solution qui répond à tous nos besoins. Alors que cela ne faisait pas partie du contrat, IBM s’est mis en quatre pour nous aider à configurer les systèmes d’edge computing dans notre usine. Et lorsque la pandémie de COVID-19 a frappé, IBM Consulting a rapidement adapté sa méthodologie IBM Garage pour permettre le télétravail, ce qui nous a permis de rester sur la bonne voie. »

En traitant la vidéo sur la plateforme Microsoft Azure IoT Edge, l’entreprise peut appliquer des modèles avancés d’apprentissage automatique à de grandes quantités de données non structurées en temps réel et utiliser son système de grille laser pour fournir des commentaires aux équipes de l’usine. La nouvelle solution étant construite sur Microsoft Azure, Siemens Gamesa a la certitude que ce service numérique vital pour l’entreprise est conçu pour fonctionner de façon fluide 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, grâce à des capacités cloud robustes et à haute disponibilité, conformément aux normes informatiques exigeantes de Siemens Gamesa.

« Siemens Gamesa utilise largement les solutions Microsoft dans de nombreux services de l’entreprise, c’est pourquoi le choix de Microsoft Azure s’est imposé naturellement », commente M. Mainstone. « Dès le départ, nous avons été très impressionnés par les connaissances et l’expertise de l’équipe d’IBM Consulting sur la plateforme Microsoft Azure. IBM a apporté les compétences et l’expérience nécessaires pour nous aider à exploiter tout le potentiel de Microsoft Azure, notamment des composants tels que Microsoft Azure Machine Learning, Microsoft Azure DevOps et Microsoft Azure IoT Edge. »

La nouvelle solution est très polyvalente, ce qui signifie qu’il est facile pour Siemens Gamesa d’ajouter de nouvelles capacités. « Nous avons récemment complété les modèles d’apprentissage automatique créés par IBM avec un modèle que nous avons développé nous-mêmes », explique M. Mainstone. « Cette nouvelle fonctionnalité détecte les corps étrangers tels que les outils et les débris dans le moule, et alerte de manière proactive nos équipes pour les retirer, ce qui nous permet d’éviter des travaux de réparation coûteux en aval. »

Forte du succès de son projet pilote pour une ligne de production à Aalborg, Siemens Gamesa vise un déploiement de la nouvelle solution de fabrication à l’échelle de l’entreprise.

Mme Beck ajoute : « Siemens Gamesa ayant développé le cœur de la solution sur Microsoft Azure et utilisé les meilleures pratiques d’IBM Consulting AI@Scale, la mise à l’échelle est très simple et rentable. Une fois le déploiement terminé, nous nous attendons à ce que Siemens Gamesa améliore considérablement la qualité et la cohérence de ses processus de production tout en réduisant les coûts et en protégeant ses marges. »

Lors de la prochaine phase du projet, Siemens Gamesa étendra la solution à toutes ses lignes de fabrication pour ses usines d’Aalborg, du Havre (France) et de Hull (Royaume-Uni). A plus long terme, l’entreprise étudie l’idée d’implémenter la solution dans toutes ses usines à travers le monde.

« Nous prévoyons un délai d’amortissement d’environ deux ans et demi pour notre système de production basé sur Azure », déclare Kenneth Lee Kaser, vice-président senior des opérations offshore chez Siemens Gamesa. « Et nous nous attendons à ce que l’étude de rentabilité ne cesse de s’améliorer à mesure que nous ajoutons plus de fonctionnalités et constatons plus d’avantages secondaires. »

« Le fait de disposer d’un tel système d’aide à la décision offrira des avantages considérables lorsque nous ouvrirons de nouvelles usines, car il réduira de façon spectaculaire le temps nécessaire à la formation des nouvelles équipes de production et donc les délais de mise sur le marché », conclut M. Mainstone. « IBM Consulting est l’un de nos partenaires les plus fiables. Siemens Gamesa est sur le point de livrer la nouvelle génération de technologies d’énergie renouvelable aux clients du monde entier, et nous sommes impatients de travailler avec IBM pour déployer notre solution de fabrication dans toute l’entreprise. »

Siemens Gamesa (lien externe à ibm.com) est un leader technologique mondial dans le secteur des énergies renouvelables. Spécialisée dans le développement, la fabrication, l’installation et la maintenance d’éoliennes, l’entreprise soutient la transition mondiale vers l’énergie durable depuis les années 1980. Acteur clé et pionnier de l’innovation dans le secteur des énergies renouvelables, Siemens Gamesa a installé plus de 107 GW de capacité de production dans 75 pays à travers le monde.