Article paru dans la newsletter CAO.FR du 19 octobre 2023
Nous avons eu la chance de rencontrer Laurent Bourgouin, PDG de SAMP, à l’occasion de la signature d’un partenariat avec le groupe Suez, qui entend développer l’utilisation du jumeau numérique dans ses installations hydrauliques. Il nous a expliqué l’originalité de sa technologie, qui repose sur l’utilisation de simples nuages de points issus de la numérisation d’installations existantes, sans qu’il soit nécessaire de mailler ou de remodéliser en CAO.
En effet, la majorité des opérateurs d’installations de process continu ne disposent pas d’informations à jour sur leurs sites. C’est la traditionnelle antinomie entre « as designed », « as built » et « as maintained », chère aux anglo-saxons, où le construit n’est pas le reflet exact de ce qui a été conçu et où la maintenance n’a pas fait remonter les informations de terrain vers le bureau d’études. D’où le besoin pour les industriels de repartir des informations de terrain pour recréer un modèle 3D qui sera utilisable, pendant un certain temps, pour l’exploitation ou la remise à niveau d’installations.
« Mais remodéliser toute une installation industrielle existante en CAO, ce n’est pas forcément dans l’ADN des éditeurs de CAO dont les outils, comme leur nom l’indique, sont plus orientés vers la conception. Pour moi, créer en CAO le jumeau numérique d’une installation existante est un non-sens ! »
C’est ainsi qu’a germé dans l’esprit de cet ingénieur de l’École Centrale, ancien de Gaz de France, l’ingénieriste Wood Group et l’éditeur Dassault Systèmes, de créer, à partir d’un nuage de points issu de la numérisation 3D d’un site, le jumeau numérique le plus fidèle à la réalité, une plateforme permettant d’y associer simplement les schémas de procédés et d’instrumentation (P&ID) et les informations remontées du terrain via les outils de GMAO. Il a pour cela été aidé par Shivani Shah, sa cofondatrice, aujourd’hui directrice technique de SAMP, qui sortait d’une thèse au CEA sur le Big Data et l’intelligence artificielle.
« De cette association est né SAMP, il y a presque quatre ans jour pour jour, autour d’un café à Station F, avec ce pari : sur une installation qui compte plusieurs décennies d’évolution, on repart du terrain, des scans 3D, ça au moins, c’est fiable. Et si on arrive à donner à ce nuage de points une intelligence au même niveau qu’une CAO, on a gagné. » Et le pari a été réussi.
Du gujarati à l’intelligence artificielle
En gujarati, la langue officielle du Gujarat, un État de l’ouest de l’Inde dont Shivani Shah est originaire, SAMP signifie « unité, harmonie, tout le monde travaille ensemble dans un même but », ce qui prend tout son sens pour une plateforme collaborative. Mais il se trouve que cela signifie aussi Strategic Asset Management Planning, c’est-à-dire la gestion des actifs stratégiques pour les industriels. « Un double sens qui nous plaisait bien », constate malicieusement Laurent Bourgouin.
Un pari d’autant plus facile à relever que la technologie de numérisation 3D s’est considérablement démocratisée ces dernières années. On a assisté à la fois à une amélioration incroyable de la qualité et à une baisse significative des prix, notamment avec l’avènement des scanners mobiles et des scanners dynamiques, qui permettent de numériser une installation en quelques heures ou quelques jours avec une qualité quasi photoréaliste.
Reste que disposer d’un modèle 3D exact issu de la numérisation de l’existant, fût-il photoréaliste, ne répond qu’en partie aux attentes des industriels. Il faut pouvoir apporter de l’intelligence aux tuyauteries et aux équipements qui le composent. « C’est ce que permet notre solution grâce à l’utilisation de l’IA. Dans les industries de process, notamment celles de l’eau et de l’énergie sur lesquelles nous nous concentrons, les P&ID sont au cœur de leur métier. Après plusieurs années de R&D, nous avons déposé un brevet qui protège notre technologie. Nous y utilisons l’IA pour deux choses. D’une part, reconnaître automatiquement, au sein du nuage de points global, les sous-ensembles de points qui correspondent à un élément physique (tuyauterie, vanne, pompe, équipement, etc.), ainsi que les connexions physiques qui les relient. D’autre part, l’IA sait également « lire et comprendre » les schémas P&ID correspondant à l’installation. Il suffit alors de créer un ancrage sur un équipement de grande taille entre le nuage de points 3D et le P&ID, pour que l’IA puisse remonter les lignes de tuyauterie avec tous les composants qui les parsèment, et leur apporter de l’intelligence. De proche en proche, c’est le nuage de points global de l’installation qui va devenir intelligent. »
Signaler les écarts
En revanche, si le nuage de points est le reflet fidèle de la réalité constatée sur le terrain, le P&ID n’est pas forcément à jour. « C’est aussi l’un des atouts de notre technologie. Une fois que l’outil a cartographié tout ce qu’il pouvait cartographier entre la 3D et le P&ID, il met en rouge les écarts, comme un élément présent sur l’installation qui n’est pas répertorié dans le P&ID, ou un élément présent dans le P&ID et qui a été retiré de l’installation. Il appartient alors à l’exploitant ou à l’ingénieur d’apporter les corrections pour rétablir la cohérence. Mais cela se fait facilement et rapidement car ils ont tous les écarts sous les yeux. De plus, nous commençons à travailler sur des prototypes capables de compléter automatiquement un P&ID, avec les éléments manquants à partir du nuage de points 3D », révèle Laurent Bourgouin.
Mais cette connectivité rétablie entre tous les éléments n’est pas suffisante, il faut aussi connaître la nature, la température et la pression du fluide qui circule dans une conduite. « Pour cela, on peut exposer les données. En général, on se connecte au Data Historian (solution logicielle permettant de rejouer des séquences entières de procédés pour analyser un comportement particulier), comme PI Historian développé par OSIsoft, ou au Scada (Supervisory Control And Data Acquisition). Une fois que l’on dispose du « Tag Number » de l’équipement grâce au P&ID, on effectue une recherche dans le système d’information du client (GMAO, SCADA, Data Historian) pour afficher en temps réel les données brutes et traitées de l’équipement, d’un simple clic droit. On a ainsi accès aux données d’attributs de la GMAO ainsi qu’aux données des capteurs (pression, débit, température). Il s’agit simplement d’informations contextualisées que l’exploitant ou l’ingénieur devra vérifier en fonction de l’usage qu’il souhaite en faire. »
Des informations contextuelles qui permettent de réaliser une analyse des causes profondes (Root Cause Analysis), de préparer des interventions ou des démantèlements, etc. « Nos clients utilisent beaucoup notre système pour effectuer des procédures de verrouillage et d’étiquetage (LOTO), qui constituent une procédure de sécurité de mise hors service des équipements, utilisée pour prévenir les accidents lors d’interventions. C’est beaucoup plus sûr que de se référer à un vieux P&ID papier, car sur le terrain, les choses se passent rarement comme prévu, les P&ID étant rarement à jour. Là, l’utilisateur prépare directement les consignations à partir du jumeau numérique, en visualisant la situation comme s’il était sur le site, et lorsqu’il arrive sur place, il réussit du premier coup en toute sécurité. »
Pour l’instant, la solution de SAMP ne couvre que les aspects fluidiques des installations de process. « C’est le cœur de métier de nos clients et c’est là que nous pouvons apporter une grande valeur ajoutée. Mais si nous ne couvrons pas tous les aspects électriques, nous commençons néanmoins à scanner des armoires électriques ouvertes, ce qui permet également d’établir des liens et de vérifier les étiquettes par rapport aux schémas électriques unifilaires. » Une prochaine étape de la feuille de route portera également sur le génie civil et les charpentes métalliques, qui sont au cœur de toute grande opération de modernisation d’une installation.
Le Netflix de la 3D industrielle
Samp utilise sa propre technologie de streaming autour du nuage de points, sans effectuer de maillage ni de remodelage. « Ce serait contraire à notre éthique, car nous ne voulons pas insérer des éléments qui n’existent pas dans la réalité. Nous utilisons une technologie entièrement Web. D’abord parce que cela permet une diffusion plus large, car tous nos clients travaillent avec de nombreux sous-traitants, auxquels ils donnent accès à la plateforme via un simple lien Web, sans rien installer localement. De plus, elle est utilisable sur de simples PC de bureau sans carte graphique avancée. Enfin, nous ne chargeons au fur et à mesure que les points visibles lors du déplacement du point de vue de l’utilisateur, afin d’obtenir des performances acceptables, même sur une simple tablette. On peut ainsi bénéficier d’une fluidité optimale sur un site de plusieurs milliers d’hectares, comptant des dizaines de milliers d’équipements. »
Des atouts indéniables qui ont su séduire de gros clients comme Engie, dont la business unit Storengy, qui gère ses stockages de gaz naturel, a utilisé la technologie Shared Reality pour créer les jumeaux numériques de tous ces sites. Il en va de même pour Teréga, qui exploite le réseau de transport et de stockage de gaz dans le sud-ouest de la France, et Trapil, le pétrolier chargé du transport et du stockage stratégique d’hydrocarbures pour les aéroports, l’OTAN, etc. Enfin, Suez vient d’annoncer un accord de partenariat avec SAMP pour développer un outil de numérisation et de création de jumeaux numériques des installations de production d’eau et d’assainissement qu’il exploite en France. Et d’autres contrats sont en cours en Europe voisine et au Royaume-Uni. Cela sera d’autant plus facile que SAMP a levé il y a un an 4 millions d’euros auprès de fonds d’investissement DeepTech français et allemands.
« Et notre technologie intéresse aussi beaucoup d’éditeurs de logiciels innovants qui se heurtent au manque de données fiables en amont des installations et qui, à chaque fois, doivent commencer par passer six mois à reprendre tous les schémas P&ID. Nous pourrions ainsi vraiment devenir la colonne vertébrale de toute l’industrie 4.0 », conclut Laurent Bourgouin.
*La source de l’article est CAO.FR, rédigé par M. Jean-François Prevéraud.
