JENII

Les efforts subis par un outil de coupe, les opérateurs ne la perçoivent d’ordinaire que comme une vibration, ou l’entendent comme un changement de son. Chez JENII, j’ai dirigé la création d’un jumeau numérique temps réel qui en a fait quelque chose qui se regarde : les efforts de coupe, mesurés sur la machine et simulés en direct, rendus visibles sous forme de vecteurs et de courbes sur un modèle 3D à côté de la machine, et jusque dans son propre écran de commande. C’est le « rendre visible l’invisible » le plus littéral que j’aie construit.

Ce que c’était

JENII était un programme de recherche national français qui développait des démonstrateurs de jumeaux numériques immersifs pour l’industrie et la recherche, quatre partenaires académiques (dont Arts et Métiers), 15 jumeaux au total. J’en ai construit un, dont j’avais l’entière responsabilité : le jumeau d’usinage industriel, parmi les plus aboutis du programme et l’un des seuls connectés en temps réel à la machine physique. Il a suscité l’intérêt direct de plusieurs partenaires industriels et a été présenté deux fois au salon Global Industrie. Cela m’a valu deux ans et demi au cœur de l’un des meilleurs laboratoires d’usinage de haute précision du pays (LaboMaP), à construire à partir de zéro, aux côtés des chercheurs qui modélisent la physique de la coupe.

La physique dans la boucle

Les données de force venaient de deux sources à la fois : l’automate (PLC) de la machine ( courant et puissance enregistrés en direct) et des dynamomètres piézoélectriques montés sur l’outil pour l’effort de coupe réel. En regard, un modèle de force analytique tournait en temps réel sur un Raspberry Pi, au plus près de la machine : il fournissait les vecteurs d’efforts de coupe ainsi qu’une estimation de l’état de surface ; nous avons aussi validé un modèle éléments finis plus fidèle (quasi temps réel) développé par un laboratoire partenaire. Mon rôle n’était pas d’écrire le solveur, c’était de transformer la physique d’un chercheur en un jumeau vivant et industrialisé : l’intégrer, le diffuser en flux, le rendre, et garder les machines numérique et physique synchronisées.

La plateforme

Le jumeau se connectait à la vraie machine en OPC-UA, lisait les dimensions de le pièce brute et les outils installés, puis générait automatiquement le modèle 3D et la configuration correspondants, sans aucun paramétrage manuel. Autour, j’ai construit une suite : un configurateur d’architecture machine en WebGL (il a remplacé un outil Siemens inutilisable et exporte une configuration que n’importe quel jumeau peut reprendre), un simulateur de formation en VR avec une vue éclatée 1:1 de la machine et un instructeur virtuel, et une couche Grafana pour la télémétrie en direct comme rejouée.

Mon rôle

Product Owner et développeur principal, j’ai construit la plateforme en grande partie seul sur deux ans et demi : décider quoi faire, porter la feuille de route, et livrer. J’ai collaboré avec un chercheur sur l’intégration du modèle de force, en spécifiant comment structurer la sortie de son modèle pour que le jumeau l’exploite en direct, et j’ai accompagné deux développeurs juniors, via le simulateur VR, jusqu’à une autonomie complète sur leurs modules.

En chiffres

~300 ms de latence de bout en bout à 500 Hz en OPC-UA. Tours et fraiseuses, de 2 à 5 axes et plus. Siemens 840D & SINUMERIK One (adaptable à d’autres commandes numériques). Partenaires industriels Siemens et Somab ; partenaire académique Arts et Métiers (ENSAM). Conçu pour être déployé dans les lycées de plusieurs régions françaises.

Stack

Unreal Engine 5 · WebGL/Three.js · Siemens SINUMERIK (840D / One) · OPC-UA · MQTT · Raspberry Pi · InfluxDB · Grafana.