Le cimentier international Refratechnik Cement a utilisé l’Elios 3 pour créer des “jumeaux numériques” des actifs d’une nouvelle usine. Le terme “jumeau numérique” est un autre terme pour un modèle 3D.
Les avantages en bref
- Carte 3D en direct
Grâce aux données LiDAR de l’Elios 3, les inspecteurs ont pu voir un modèle 3D en direct alors qu’ils volaient à l’intérieur de l’usine. Cela leur a permis d’avoir une bonne connaissance de la situation. Et donc une couverture complète de chaque actif.
- Des jumeaux numériques au niveau de la recherche
Grâce aux données LiDAR d’Elios 3, les inspecteurs ont pu créer des “jumeaux numériques” très précis ou des copies virtuelles de la nouvelle cimenterie à l’aide de GeoSLAM Connect. Ils ont ainsi obtenu une vue d’ensemble de l’état initial de la cimenterie. Au fil du temps, ce modèle peut être comparé aux futurs “jumeaux numériques” pour déterminer la présence de défauts.
- Rapidité de la collecte de données
En moins de 10 minutes de vol, l’Elios 3 a collecté suffisamment de données LiDAR pour créer une copie virtuelle de trois séparateurs cycloniques. Il s’agit d’une méthode de collecte de données beaucoup plus rapide que de couvrir une zone à pied à l’aide d’un scanner portable.
Introduction
Les exploitants d’usines ont souvent du mal à suivre les modifications apportées à leurs installations au fil des ans.
Dans la production de ciment, cette tâche incombe aux opérateurs d’usine. Ils doivent identifier les changements dans l’usine et les actifs qui indiquent l’apparition de défauts. Ils peuvent ainsi résoudre les problèmes avant qu’ils ne s’aggravent.
Les opérateurs doivent également surveiller les endroits où se forment les “bake-ups”. Il s’agit d’épaisses couches de cuisson sur les parois du séparateur cyclonique ou du four de calcination. Il s’agit d’un phénomène tout à fait normal. Mais il est important de savoir combien de couches de cuisson se sont formées et où elles se trouvent. Ce n’est qu’ensuite que vous pourrez prévoir le temps et le personnel nécessaires pour les nettoyer.
Les plans d’origine constituent un obstacle majeur au suivi de ces changements. Ces plans – utilisés pour construire une usine – peuvent différer de l’usine réelle.
Dans ce cas, les modèles 3D rendus en CAO (conception assistée par ordinateur) sont un outil utile. En effet, ils représentent l’ensemble de l’usine de manière détaillée et en trois dimensions. Mais même dans ce cas, il peut y avoir des divergences entre les plans et la réalité. En outre, ces modèles ne permettent souvent pas de comprendre l’agencement à l’intérieur des actifs d’une usine, tels qu’un séparateur cyclonique ou un réservoir de stockage.
Une solution récente pour suivre ces changements consiste pour les administrateurs à scanner leurs plantes à l’aide d’un scanner LiDAR. Ils peuvent ensuite utiliser ces données pour créer une copie virtuelle. Il s’agit de restituer la propriété dans un modèle 3D telle qu’elle est réellement. En d’autres termes, il s’agit d’un instantané numérique de l’ensemble de l’usine à un moment donné. En appliquant régulièrement cette méthode, les inspecteurs et les gestionnaires d’installations peuvent comparer tous les modèles et voir quels changements se sont produits.
Le moment idéal pour prendre le premier “jumeau numérique” d’une usine est juste après la construction. Vous disposez ainsi d’une représentation fidèle de l’ensemble de l’usine avant même qu’elle ne soit opérationnelle et qu’elle n’évolue.
Étant donné la nouveauté de cette technologie, peu de directeurs d’usine l’ont déjà adoptée. Avec le temps et la généralisation, la création d’un premier “jumeau numérique” sera considérée comme une première étape nécessaire dans les nouvelles installations industrielles, quel que soit le secteur.
Besoins des clients
L’entreprise allemande Refratechnik Cement produit et installe des réfractaires pour les cimenteries du monde entier. Pour la cimenterie de Märker Zement à Harburg, elle a fourni des matériaux réfractaires pour l’ensemble de la ligne de combustion du clinker. Ici, IKN GmbH, en tant que contractant général, avait pour mission de remplacer la cimenterie existante, vieille de 50 ans, par une nouvelle ligne de four ultramoderne.
Un moment particulier. En effet, une fois l’installation opérationnelle, il ne serait plus jamais possible d’enregistrer des données sur les conditions dans lesquelles elle a été construite. C’est pourquoi Märker Zement a souhaité créer un modèle 3D de la nouvelle construction. De cette manière, les changements pourront être suivis dans le temps. Les “jumeaux numériques” constitueront la base des futurs scans 3D. Les inspecteurs de l’usine compareront ces modèles originaux et nouveaux afin d’identifier les défauts causés par l’utilisation quotidienne.
Le modèle 3D le plus important était celui de l’intérieur des pièces à revêtement réfractaire utilisées pour fabriquer le ciment. Pensez au séparateur cylonique, au four de calcination et au refroidisseur de clinker. Ces modèles ne sont pas seulement utiles pour les inspections, ils peuvent aussi aider les personnes travaillant dans l’usine à savoir où aller pour effectuer des travaux dans une usine.
La collecte de données LiDAR pour ces modèles ne pouvait pas se faire avec un scanner portable. Cela prendrait plusieurs semaines et devrait donc être effectué en partie pendant que l’usine est opérationnelle. En outre, cette approche ne permet pas de collecter suffisamment de données pour créer des modèles 3D. En effet, avec un scanner LiDAR portatif, on ne peut collecter des données qu’à proximité de l’ouverture d’une bouche d’égout, ce qui entraînerait un manque de données et, par conséquent, des défauts dans les “jumeaux numériques”.
Solution
Refratechnik Cement a fini par contacter une société d’inspection par drone pour savoir si elle connaissait un moyen d’utiliser un drone capable de créer les données pour les “jumeaux numériques”.
Le fondateur de la société d’inspection a vu dans l’Elios 3 une solution possible aux besoins de Refratechnik. Le drone est conçu pour voler dans de petits espaces et est équipé d’un capteur LiDAR Ouster OSO-32. En traitant les données de ce capteur avec GeoSLAM Connect, le fondateur pensait pouvoir produire les “jumeaux numériques” souhaités par Refratechnik. L’Elios 3 a également utilisé les données LiDAR et le moteur SLAM de Flyability, FlyAware, pour créer une carte 3D en direct pendant que le drone vole. Cette carte montre exactement où se trouve le drone dans un objet.
Résultats
Grâce à l’Elios 3, la collecte de données dans la nouvelle installation a pu être réalisée rapidement. Ces données ont été traitées avec GeoSLAM Connect pour générer des “jumeaux numériques” très précis de l’intérieur de l’usine et des actifs.
L’Elios 3 a permis de créer des “jumeaux numériques” de l’intérieur de toutes les parties de la cimenterie : 6 séparateurs cycloniques, le refroidisseur de clinker et le four de calcination de 50 mètres de haut. En outre, chaque partie de la cimenterie a été labourée et un modèle a été créé pour chaque volée. Ces modèles reliés entre eux montrent l’ensemble de l’intérieur de l’usine sous la forme d’un modèle 3D.
Le fondateur de la société d’inspection par drone a ensuite superposé les modèles aux fichiers CAO originaux pour en vérifier l’exactitude. Le résultat ? La précision entre les deux était très élevée, avec seulement un centimètre de différence entre les “jumeaux numériques” et les fichiers CAO.
Outre les modèles 3D, l’Elios 3 a fourni des données visuelles de haute qualité pour l’ensemble de l’usine et les actifs internes. Lorsque les inspecteurs détectent des défauts grâce aux “jumeaux numériques”, ils peuvent utiliser ces images pour visualiser l’évolution d’un défaut.
Conclusion
Après avoir créé un premier ensemble de “jumeaux numériques”, l’exploitant de l’usine prévoit de procéder à une nouvelle série d’inspections lors du premier arrêt de l’usine. Cela se produira environ six mois après le début de la production. Une source cruciale d’informations sur les défauts pour les inspecteurs d’usine.
Le fondateur de la société d’inspection par drone pense que les “jumeaux numériques” seront bientôt largement utilisés pour la gestion de la maintenance dans de nombreuses installations industrielles. Tant pour le lancement d’une toute nouvelle installation que pour le suivi des changements dans une ancienne installation.
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