Pictures of the Future

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1 Pictures of the Future Le Magazine de la Recherche et de l Innovation Hiver PUBLICATION ORIGINALE : Edité par : Siemens AG Corporate Communications (CC) et Corporate Technology (CT) Wittelsbacherplatz 2, Munich (Allemagne) Dr. Ulrich Eberl (CC), Arthur F. Pease (CT) ulrich.eberl@siemens.com (tél ) arthur.pease@siemens.com (tél ) Comité de rédaction : Dr. Ulrich Eberl (ue), rédacteur en chef Arthur F. Pease (afp), directeur de publication Dr. Norbert Aschenbrenner (na), direction de la rédaction Sebastian Webel (sw) Ulricke Zechbauer (uz) Ont également participé à ce numéro : Andrea Hoferichter, Michael Lang, Bernd Müller, Werner Pluta, Dr. Evdoxia Tsakiridou, Nikola Wohllaib. Edition graphique : Judith Egelhof, Irene Kern, Jürgen Winzeck, Publicis Munich Photographie : Kurt Bauer, Natalie Behring, Thomas Langer, Andreas Messner, Bernd Müller, Norbert Michalke, Ruppert Oberhäuser, Andreas Pohlmann, Karsten Schöne, Marc Steinmetz, Volker Steger, Jürgen Winzeck Internet ( : Volkmar Dimpfl Informations historiques : Dr. Franck Wittendorfer, Siemens Corporate Archives Base de données : Susan Süß, Publicis Erlangen Directeur artistique / lithographie : Rigo Ratschke, Büro Seufferle, Stuttgart Illustrations : Natascha Römer, Stuttgart Infographie : Jochen Haller, Büro Seufferle, Stuttgart Crédits photographiques : Universitätsklinikum Heidelberg (p. 4 et 5), travelstock44.de / Jürgen Held (p. 34). Les droits de Copyright relatifs aux autres photographies appartiennent à SiemensAG. Pictures of the Future, syngo, PlantCalc, NX, Teamcenter, Tecnomatix et d'autres dénominations sont des marques déposées par Siemens AG. Les autres dénominations commerciales et noms de produits mentionnés dans ce magazine peuvent être des marques déposées sur lesquelles les sociétés dépositaires ont un droit de propriété. Le contenu éditorial des articles de cette publication ne reflète pas nécessairement l'opinion de l'éditeur. Ce magazine contient des visions du futur dont l'exactitude ne peut en aucun cas être garantie par Siemens. Optimiser le parcours de traitement Les médecins auront plus de temps à consacrer aux patients Pictures of the Future est une parution semestrielle. VERSION FRANÇAISE : Adaptation : Siemens SAS - Direction de la communication 9, boulevard Finot Saint-Denis Cedex 2 Directeur de la publication : Philippe Carli Coordination : Valérie Rassel Traduction : Ticero Réalisation : DBA Créations Impression : Imprimerie Comelli - Avenue des Deux Lacs - Z.A. Courtabœuf Villejust ISSN : par Siemens AG. Tous droits réservés Référence : SIECC-POF-F-006 Une technologie dans le vent Forme aérodynamique optimale et robustesse à toute épreuve Le monde virtuel de la production Optimiser la conception et la fabrication des produits

2 Pictures of the Future Editorial Face à la demande croissante en électricité et compte tenu des défis à relever pour préserver notre environnement, le secteur de l énergie occupe aujourd hui une place hautement stratégique. Comment donner à la planète toute l énergie dont elle a besoin sans nuire à notre environnement? C est l une des questions à laquelle Siemens s applique à répondre à travers ses innovations. «Siemens répond aux questions essentielles de notre temps grâce à sa capacité à innover» Philippe Carli Président de Siemens France Couverture : «L'usine intelligente» fournit les outils nécessaires à la fusion du monde réel et du monde virtuel de la production. Ici dans le laboratoire de réalité virtuelle de Siemens Transportation à Krefeld, en Allemagne. Signe des temps et de cette priorité, notre groupe livre en ce début 2008 ses premières turbines en France à l opérateur d énergie Poweo pour équiper la première centrale française à cycle combiné. Siemens équipera, d ici cet été, de 11 éoliennes nouvelle génération, un parc pour Eolfi. Sans oublier le contrat remporté fin 2007 avec Endesa France pour construire sa future centrale à cycle combiné Emile Huchet, dans l Est, d ici Ce nouveau numéro de Pictures of the Future consacre également une large place à l optimisation des outils de production pour les rendre plus flexibles, moins coûteux et plus efficaces au plan énergétique. Pour répondre aux enjeux de la mondialisation, le groupe Siemens a fait l acquisition, en janvier 2007, de l Américain UGS et se hisse ainsi aux premières places mondiales des fournisseurs de logiciels et services de gestion de cycle de vie des produits (Product Lifecycle Management). Vous découvrirez ainsi comment Siemens offre de nouvelles perspectives extraordinaires en liant, pour la première fois, la planification et la simulation des grandes étapes de la production dès le stade de la conception du produit. Un voyage au cœur d un monde où le réel et le virtuel sont de plus en plus imbriqués. Nous espérons que la lecture de ce magazine contribuera à vous apporter plaisir et matière à réflexion. 2 Pictures of the Future Hiver 2008

3 Sommaire Pictures of the Future Sommaire Usines du futur 07 Scénario 2020 Vraiment réaliste 09 Tendances Du nouveau dans le monde virtuel 12 UGS et Siemens Au cœur d un monde unifié 15 Présent et futur Zoom sur le marché des automatismes 16 Technologies d économie d énergie De la théorie à la pratique Matériaux pour l environnement 19 Scénario 2020 Invisibles révolutions 21 Turbines éoliennes Une technologie dans le vent 24 Optimiser les aubes de turbine Toujours plus chaud 27 Éclairage L électroluminescence sous les feux de la rampe Solutions de communication de demain 29 Scénario 2015 Un conseil piquant 31 Le quotidien en réseau Bienvenue dans la maison intelligente 34 Gestion des centrales Énergie en réseau 36 Santé Des données toujours disponibles 38 Sécurité Siemens contre-attaque Focus Optimiser le parcours de traitement Issue du développement d environnements industriels, la simulation des flux opérationnels se met au service d un centre d hadronthérapie. Pictures of the Future Hiver

4 Pictures of the Future Focus Àpremière vue, les usines et les hôpitaux n ont pas grand-chose en commun. Et pourtant, ce sont tous deux des systèmes complexes qui se doivent d être rapides et efficaces. Le département de médecine de l Université d Heidelberg a confié à Siemens la réalisation d un nouveau centre de thérapie par ions lourds. Siemens a mis à profit son expertise de la simulation et de l optimisation des systèmes d automatisation pour visualiser la configuration et le flux opérationnel. Ce centre, qui ouvrira ses portes courant 2008, sera spécialisé dans le traitement des tumeurs pour lesquelles l opération chirurgicale s avère trop complexe ou trop risquée. Un accélérateur de particules irradiera alors les tumeurs d ions carbones. Les particules pénétreront le corps du patient et détruiront les tumeurs de façon extrêmement précise et sans endommager de manière irrévocable les tissus voisins. Cette forme de thérapie a été développée et testée par le GSI (Gesellschaft für Schwerionenforschung), un institut de recherche allemand sur les ions lourds. Le GSI dont la mission principale est scientifique et non commerciale, s appuie sur le partenariat industriel développé avec Siemens. En 2003, Siemens a acheté au GSI et au Centre de recherche allemand sur le cancer (DKFZ) d importants brevets portant sur la thérapie par ions lourds, puis a déployé des efforts considérables pour que cette technique soit commercialisable. Siemens a fournit au centre d Heidelberg toute la technologie de l environnement patient, incluant les équipements de guidage du faisceau ionique le positionnement patient jusqu au contrôle du traitement. C est-à-dire «tout ce qui intervient après la sortie de l accélérateur», déclare Klaus Staab, chef de projet du centre. À l exception du bâtiment lui-même, Siemens est également en charge de l ensemble des installations du centre de thérapie RhönKlinikum de Marbourg, en Allemagne, intégrant son accélérateur de particules. Un centre de thérapie par particules (à droite) est un système complexe conçu pour éliminer les tumeurs de façon précise. Sa configuration et ses flux opérationnels sont simulés afin d optimiser le traitement (à gauche). Optimiser le parcours de traitement En 2008, le centre de thérapie par ions lourds d Heidelberg accueillera ses premiers malades du cancer. Siemens a configuré l installation et optimisé ses flux opérationnels en exploitant les techniques de simulation utilisées dans la conception de processus de fabrication industriels. Explorer de nouveaux terrains. Si les chercheurs du GSI ont déjà démontré que la nouvelle thérapie offrait les résultats escomptés, «il manque encore le retour d expérience comme par exemple les conséquences des différentes phases de traitement individualisé sur le fonctionnement du centre dans son ensemble», indique Thomas Lepel de Siemens Corporate Technology (CT). La thérapie par particules est un élément complètement nouveau dans le parcours de soins, c est pour cela que Thomas Lepel et ses collègues ont développé une simulation décrivant l ensemble du flux opérationnel pour un centre de thérapie par particules, permettant d analyser l impact des exigences lié au parcours du patient et les coûts d exploitation de l établissement. Le coût du projet s élève à près de 150 M : 100 M pour l unité d irradiation et environ 50 M pour l infrastructure, selon son niveau d équipement. Le flux opérationnel patient devrait donc jouer un rôle décisif dans l équilibre économique du centre. Ce dernier devrait accueillir 1300 patients par an, dont les traitements seraient financés à part égale par la région et le gouvernement. Une clinique ou un établissement privé serait dans l obligation de traiter au moins 2000 patients chaque année pour rentabiliser l installation. Mais il convient également de tenir compte des près de Les ions sont accélérés pour atteindre 60 % de la vitesse de la lumière, stockés dans un synchrotron. par patient versés par les assurances maladie, ce qui correspond à l accord établi entre le centre médical d Heidelberg et les assureurs. Par ailleurs, les études cliniques ont démontré que cette nouvelle thérapie limitait sensiblement la réapparition de certaines tumeurs. D après Konstanze Gunzert-Marx, Directrice des ventes chez Siemens Medical Solutions à Erlangen, la thérapie par particules a tout pour réussir. «L extrapolation du nombre de nouveaux cancers détectés atteste de la viabilité de ce type de centre dans un bassin de huit à dix millions de personnes», précise-t-elle. Simulation des traitements. Ce constat se confirme dans le business plan du centre de soins, qui prend en compte les coûts d investissement et d exploitation, ainsi que les paiements des assurances maladie. Pour calculer la rentabilité du centre, le parcours de traitement du patient a été simulé et automatiquement optimisé. «Fondamentalement, nous mettons en application ce que nous avons appris de l analyse des processus de production», explique Thomas Lepel. Ainsi, la simulation distingue les types de tumeurs et prend en compte les temps de préparation correspondants. Considérer un patient qui souffre comme l élément d un processus peut paraître cruel, mais les développeurs de Siemens ont intégré ces classifications dans leur simulation afin d aboutir à un système de contrôle des traitements qui optimise le flux opérationnel tout en tenant compte des besoins individuels des malades. «Notre système permet aux médecins et au personnel médical de consacrer davantage de temps aux patients», insiste Konstanze Gunzert-Marx. Au lieu de se focaliser sur le faisceau ionique de l accélérateur, le radiothérapeute peut se concentrer sur le malade. Grâce aux données patient d un système d information oncologique, le Schedule Optimizer de Siemens optimise le taux d occupation des salles, ainsi que l utilisation du faisceau ionique. Ce système ne réduit pas seulement les coûts, mais également le temps d attente. Pour chacune des trois salles de traitement, par exemple, un patient est préparé et immobilisé sur une table à l extérieur de la salle, pendant qu un autre patient est traité. Si la préparation d un malade s annonce plus longue que prévu, un autre patient peut prendre sa place. La préparation et le traitement s intègrent de manière transparente, ce qui limite la durée moyenne du processus à moins de 30 minutes par patient. Comme l indique la simulation de Thomas Lepel, ce processus et donc le parcours de traitement patient est optimisé dans une configuration à trois ou quatre salles de traitement. La rentabilité n est pas le seul atout : les médecins auront plus de temps à consacrer aux patients. Le rôle des robots. Une usine de production ne peut être efficace que si ses processus sont coordonnés. Il en va de même pour les hôpitaux. C est pourquoi Siemens Med a développé une table de traitement high-tech en fibre de carbone à la fois robuste et légère. Cette table, qui permet de préparer les patients en dehors des salles de soins, convient aussi bien au scanner de simulation qu au traitement par ion luimême. Une fois le patient immobilisé, un bras robotisé saisit la table et la place automatiquement dans la bonne position. Le système de positionnement du patient peut également être utilisé pour les scanners, facilitant et améliorant la précision de la dosimétrie. De plus, il est compatible avec les équipements classiques de radiothérapie et de diagnostic, répondant ainsi aux attentes d un nombre croissant de cliniques en matière de solutions polyvalentes pour le transport et le positionnement des patients. Les développeurs chez Siemens ont recensé les attentes des hôpitaux et cliniques en interrogeant des médecins et des directeurs d établissements. Ils ont notamment visité le Harvard Medical Cyclotron de Boston et le Midwest Proton Radiotherapy Institute de Bloomington, dans l Indiana, et posé une seule et même question : de quoi les médecins et leurs patients ont-ils réellement besoin? Les réponses ont révélé que la simulation réalisée par scanner était proche de la solution idéale. «Lorsqu il s agit de prendre en compte un système dans son ensemble, ainsi que l analyse de son flux opérationnel, Siemens a sans conteste une longueur d avance», soutient Konstanze Gunzert-Marx. D autres fournisseurs tentent de développer des dispositifs similaires, avec un processus intégré pour la thérapie par particules, mais aucun n offre un tel niveau de flexibilité et d intégration. Le système créé par Siemens unique en son genre a été conçu pour plusieurs types de particules. Outre les ions carbones, oxygène et les protons, les noyaux d hydrogène peuvent également être utilisés dans le système du centre d Heidelberg, ce qui s avère un réel atout pour les projets du monde entier. D autres centres d hadronthérapie devraient voir le jour dans les années à venir. Bernd Müller Un premier centre d hadronthérapie en France En 2005, le gouvernement annonce sa volonté de créer dans le cadre du plan cancer, un centre d hadronthérapie pour le traitement du cancer. Lyon, proche du cancéropôle Rhône-Alpes- Auvergne, a été choisie pour accueillir ce premier centre français en hadronthérapie. Le centre Etoile constituera l aboutissement d une longue évolution technique et médicale des traitements anticancéreux. Il s inscrit dans la continuité de projets similaires déjà réalisés ou en passe de l être en Europe (Allemagne, Italie et Autriche) et au Japon. Il s agit d un centre de traitement du cancer par hadronthérapie (par ion carbone, par proton voire d autres ions positifs) et des activités associées qui en découlent. L appel à candidature a été publié début février. Siemens fera acte de candidature dans le cadre de la conception, le financement, la construction, l entretien, la maintenance, l exploitation technique et la gestion technique du centre Etoile le tout réalisé dans le cadre d'un contrat de partenariat public-privé. 4 Pictures of the Future Hiver 2008 Pictures of the Future Hiver

5 Usines du futur Scénario 2020 Panorama 09 Du nouveau dans le monde virtuel Transposer des produits virtuels dans le monde réel reste un défi. Siemens est en passe de le relever, ouvrant la voie à une multitude de possibilités. 12 Au cœur d un monde unifié Le rachat d UGS par Siemens a donné à la Division Automation and Drives les outils pour fusionner le monde réel et le monde virtuel de la production. 16 De la théorie à la pratique Regard sur les objectifs et résultats que s est fixés Siemens dans le cadre de son programme interne d efficacité énergétique Une entreprise spécialisée dans les prototypes virtuels de produits et de processus de production s est vu confier la conception d un siège automobile capable de se transformer en véhicule autonome. En collaboration étroite avec le client, les fabricants et les fournisseurs, les ingénieurs créent et testent virtuellement chaque détail du produit et de sa chaîne de montage jusqu à ce qu il soit prêt à être transposé dans la réalité. Vraiment réaliste D ici 2020, les fabricants pourront faire de leurs idées une réalité en une fraction de seconde. Les produits les plus complexes et leurs processus de production seront conçus et testés virtuellement dans les moindres détails. L a devise de notre PME de simulations industrielles est on ne peut plus simple : «Tout ce qui peut être décrit peut être conçu». Il y a deux mois, un constructeur automobile nous a contactés pour un projet bien ambitieux : un siège robotisé capable de s extraire du véhicule, puis de transporter son occupant où bon lui semble, que ce soit dans les rayons d un supermarché ou jusqu au comptoir d un aéroport. Commandé vocalement, par Internet 6 Pictures of the Future Hiver 2008 Pictures of the Future Hiver

6 Usines du futur Scénario 2020 ou par le biais d une manette, le siège devait pouvoir parcourir une quinzaine de kilomètres avant de revenir de lui-même au véhicule ou de suivre d autres itinéraires. Délai : 60 jours pour un prototype virtuel compatible avec une mise en production. Lorsque mon patron m a demandé de me charger du projet, je suis resté bouche bée. Nos ingénieurs étaient en déplacement à Dubaï, Londres... La routine, quoi! Dans notre base de données de projets en ligne, j ai créé le fichier «XtraSit» répertoriant toutes les spécifications du client, ainsi que des modèles interactifs en 3D des véhicules pouvant être équipés de ce siège. À peine le fichier avait-il été activé qu un programme se mettait automatiquement à parcourir toutes les bases de données de nos fournisseurs à la recherche de pneus luminescents autogonflants ou encore de freins de scooter spéciaux à coin d écartement. En quelques minutes, une liste de composants potentiels, accompagnés de leurs caractéristiques, prix, disponibilité, dates de livraison et modèles interactifs en 3D, avait été dressée. Ces informations et les données collectées par chaque équipe ont été instantanément mises à la disposition de tous de manière interactive via un réseau sécurisé. Ingénieurs mécaniciens, ingénieurs électriciens, experts en logiciels et automatisation et, bien sûr, responsables de la planification de la production se sont alors attaqués à la phase de conception. Un programme mécatronique intégrait en temps réel les données de ces spécialistes à un objet fonctionnel holistique. Dès lors qu ils modifiaient la moindre ligne de code, les techniciens travaillant sur les systèmes mécaniques et électriques pouvaient en constater immédiatement la répercussion sur leur travail. Évidemment, nous disposions déjà de la plupart des composants : n importe quel caddie de supermarché était déjà équipé des éléments de vision, de radar et de navigation nécessaires. Mais dans les aéroports, c était une autre histoire. Notre client souhaitait que les utilisateurs de son XtraSit puissent passer les contrôles de sécurité par ondes millimétriques sans s arrêter. Toutes les pièces devaient donc être transparentes aux ondes, c est-à-dire composées de matériaux bioplastiques, composites, etc À mesure que la conception du prototype virtuel progressait, des programmes mettaient automatiquement au point le processus de production virtuel qui servirait à le fabriquer. Chaque ingénieur pouvait afficher sur son écran, puis organiser, les modèles numériques fonctionnels photo-réalistes des pistolets de soudage et bras robotisés, accompagnés de leurs spécifications matérielles et logicielles. Les responsables de la planification de la production vérifiaient, quant à eux, l adéquation entre les suggestions faites par les programmes et les besoins énergétiques de l usine, le calendrier, les coûts, l entretien et la gestion du cycle de vie du produit. Les designers s appuyaient sur des programmes experts pour analyser les simulations de la chaîne de production du siège et ainsi choisir les machines et logiciels les mieux adaptés au processus global et offrant la solution la plus durable pour le client. Les fabricants des machines de production et les fournisseurs de pièces ont également pris part au processus. Des buses de pulvérisation de revêtements autonettoyants aux contrôles optiques des surfaces usinées en passant par l analyse des niveaux sonores des minimoteurs, chaque entreprise a optimisé les pièces ou programmes en exploitant notre fichier centralisé, en réalisant des simulations et en mettant à jour ses données pour les rendre parfaitement transposables dans la réalité. Par ailleurs, toutes les pièces devaient être recyclables, et la moindre modification apportée était automatiquement documentée. Les prototypes virtuels des assemblages mécaniques et les phases d usinage correspondantes ont été testés. Rien n a été laissé au hasard. Après 60 jours, les prototypes virtuels, le processus de production et la chaîne logistique du siège, y compris le conditionnement et le calendrier de livraison, étaient prêts pour la simulation. Les prototypes étaient en tous points identiques aux modèles qui allaient être réellement fabriqués. Carson, le chef de projet du client, impliqué dans le processus de développement depuis le début, a visité notre site Web, un véritable service de prototypage basé sur un logiciel de présence virtuelle 3D pour créer l illusion de l interactivité en temps réel dans un environnement simulé. Il a pu examiner le siège sur l une des voitures haut de gamme de sa société et s est déplacé sur la chaîne de production où il a étudié les mouvements rapides des bras robotisés et pu entendre le bruit des tapis roulants et des composants assemblés par des avatars. C est alors que, distrait par les mouvements violents et le sifflement pneumatique sourd d une puissante presse, il a passé sa main sur l arête de l épais blindage en acrylique transparent de la machine. «Aïe», s est-il exclamé, en regardant son index sur lequel se formait une goutte de sang. «Vraiment réaliste», a-t-il murmuré. «Oui», ai-je répondu, «plus qu on ne croit». Arthur F. Pease Tendances Du nouveau dans le monde virtuel Produits et processus de production sont déjà développés et testés dans des environnements virtuels. Mais les transposer dans le monde réel reste un défi. Alors que Siemens progresse dans cette voie, de nouvelles possibilités se présentent, comme les usines autoconfigurables et les sites Web interactifs permettant aux clients de concevoir leurs propres produits. De minuscules composants avancent, inexorablement, sur les chaînes de production automatisées. L une d elles assemble des cartes de circuit imprimé pour des systèmes d automatisation. Une autre produit des contacteurs pour moteurs. Une troisième fabrique des boutons-poussoirs. Trois équipes se relaient pour assurer la production continue dans une usine de Siemens Automation and Drives (A&D), près d Amberg, à l est de Nuremberg. Cette usine fait partie des 23 sites de Siemens répartis à travers le monde qui fabriquent des composants pour le marché de l automatisation - un marché de 121 Md annuels, quasiment insatiable grâce à sa capacité à faire économiser temps, argent et énergie. Pour répondre à la demande de produits actuels et futurs, le site d Amberg a décidé de créer son double numérique. Sous la direction du chef de projet Holger Griesenauer, 10 ingénieurs ont recours à des outils perfectionnés d optimisation et de simulation d usine et de processus développés par UGS - depuis peu Siemens PLM Software (voir p. 12) - pour intégrer les spécifications de chaque produit fabriqué et de chaque machine utilisée, ainsi que les interconnexions entre ces dernières. «À l issue de cette étape, nous serons en mesure d inclure les processus de production à l environnement virtuel, de les tester avec précision et d obtenir la certitude que nous pouvons répondre aux demandes des clients avant d apporter des modifications à l usine réelle», explique Holger Griesenauer. «Cela nous permettra d économiser du temps et de l argent, d optimiser les processus de production et de réduire les temps d arrêt. De plus, les ingénieurs des 23 sites disposeront d une base de L environnement virtuel permet de visualiser et de tester les futurs processus de production ainsi que les produits. données commune pour développer et tester des solutions personnalisées, indépendamment de leur situation géographique». Allier cycles de vie et chaînes logistiques. Pour passer des méthodes traditionnelles (schémas papier, classeurs Excel et solutions de CAO locales) aux bases de données interactives autorisant l utilisation multisite d images fonctionnelles en 3D, les usines telles que celle d Amberg s appuient sur une technologie avancée basée sur le concept de PLM (Product Lifecycle Management, gestion du cycle de vie des produits). Le PLM implique l intégration et la documentation de l ensemble des informations relatives à un produit - matières premières, fournisseurs, conception, fabrication, livraison, maintenance, élimination - dans une base de données unique et transparente. Aujourd hui, ce processus prend de l ampleur. Les solutions isolées et autonomes appliquées à la conception de produits, à la production et aux services seront bientôt réunies en un système intégré unique. Mais l approche PLM d un produit n est complète que si elle tient compte de l approche SCM (Supply Chain Management, gestion de la chaîne logistique), qui fournit un aperçu des données financières et logis- 8 Pictures of the Future Hiver 2008 Pictures of the Future Hiver

7 Usines du futur Tendances tiques du produit. A l horizon 2020, l intégration des logiciels nécessaires à la mise en œuvre de l approche PLM-SCM d un produit sera si globale que chaque aspect du cycle de vie du produit pourra être simulé, ce qui permettra sa mise en service virtuelle et la génération automatique d une solution de production dans le monde réel. Bien que la technologie de simulation orientée PLM-SCM soit encore récente, elle transforme radicalement le comportement des entreprises. D après AMR Research, société de conseil experte en optimisation de la chaîne logistique, près de 20 % des modifications de produits et de méthodes de production sont réalisées dans le monde virtuel. Et pour cause. Des études menées par le Autoconfiguration des usines. La nécessité de recourir davantage à la simulation s explique notamment par l abandon, par Siemens, d activités liées aux biens de consommation courante (dans le secteur des communications et des pièces automobiles) au profit d activités de projets concernant des produits fabriqués en petite quantité, tels que les locomotives et les turbines d éoliennes. «Chaque commande de projet étant unique, la simulation joue un rôle important en termes d accélération de la phase de ramp-up», commente Robert Neuhauser de Siemens Corporate Supply Chain and le rapprochement entre ces deux mondes : «Nous voulons que les machines et les processus réels génèrent des informations permettant de créer leurs répliques virtuelles afin que, lorsque l usine réelle nécessite des changements, nous soyons capables de simuler une solution avec une telle précision que le logiciel destiné à modifier le comportement de la machine se développe automatiquement. Notre vision est celle d un processus intégré, unique et n exigeant que très peu d interventions manuelles, et nous espérons la concrétiser d ici 10 ans». Près de 20 % des modifications de produits et de méthodes de production sont réalisées dans le monde virtuel. pression, champs magnétiques ) dans le monde virtuel. «Les interactions entre ces forces se soldent par une explosion de la complexité», précise Albert Gilg, responsable du département Virtual Design de Siemens CT. Ces défis pourront-ils être relevés par Siemens? Les pièces maîtresses de la vision intégrée du Groupe commencent à s assembler, comme l atteste l annexion récente de Siemens PLM Software à A&D. Sa vaste gamme de produits sera en outre bientôt complétée par la suite Simatic Automation Designer d A&D qui, selon Wolfgang Schlögl, chef de projet, «permet aux ingénieurs mécaniciens, électroniciens et automaticiens de travailler ensemble sur des projets communs». Alliée aux outils de simulation de Siemens PLM Software, cette technologie pourrait donner naissance à un nouveau mode de développement des produits, dans lequel les informations de fabrication seraient générées automatiquement à partir des spécifications du produit. «Par exemple, si un concepteur spécifie les caractéristiques de surface d un produit, le système choisira automatiquement le processus de production approprié», explique Wolfgang Schlögl. «En combinant tous ces éléments, on peut même envisager une technologie qui, s appuyant sur des simulations extrêmement précises, configure automatiquement l usine et les processus de fabrication.» Copies conformes de la réalité, les simulations offrent une souplesse de production quasi illimitée. personnes de dessiner une maison, vous obtenez autant de modèles qu il y a de personnes. Il en va de même pour les logiciels utilisés par nos entités. Mais si nous parvenons à uniformiser la sémantique, la communication sera beaucoup plus efficace», poursuit George Lo. Où ces développements vont-ils nous mener ces 20 prochaines années? «Nous allons vers une représentation virtuelle de l ensemble de la chaîne de valeur, c est-à-dire tout, depuis les matières premières jusqu à la maintenance à vie et aux services à distance en passant par la planification des produits et de la production, dans un environnement PLM-SCM global et transparent», prévoit Paul Camuti, Directeur général de SCR. «Dans 20 ans, les mondes réel et virtuel seront parfaitement intégrés. Nos simulations copieront la réalité dans ses moindres détails. Il en résultera une souplesse de production quasi illimitée.» Il se peut également qu on assiste à un bouleversement des schémas de vente et d achat. Certains magasins de confection ont déjà adopté le «sur-mesure de masse». Mais avec l avènement de la technologie de simulation, les bornes high-tech et les sites Web interactifs qui nous relient aux fabricants nous permettront de visualiser, personnaliser et tester toutes sortes de produits - téléphones, scooters, vêtements, mobilier - et pourquoi pas de nous projeter nous-mêmes dans un monde virtuel. Arthur F. Pease Point sur la fabrication chez Siemens Qu il s agisse de visualiser une chaîne de production (à gauche) ou de planifier toute une usine (à droite), la simulation peut optimiser chaque étape de la production. Fraunhofer Institute indiquent que les technologies de simulation avancées telles que celles mises en œuvre à Amberg et au sein de Siemens Transportation Systems, à Krefeld, en Allemagne (voir p. 12/13), se traduisent par une accélération de 15 % de la phase de mise en cadence («ramp-up»), une augmentation de 10 % de la productivité, une baisse de 20 % des coûts de planification des nouvelles installations de production et une amélioration de 15 % de la qualité des produits (voir p. 15). La simulation n offre pas uniquement des avantages d ordre économique. En effet, elle représente la seule réponse réaliste aux grandes tendances qui affectent la plupart des entreprises, à savoir l individualisation et la complexification accrues des produits, la fragmentation des chaînes de valeur et la pression incessante qui oblige à passer de la simple idée de produit à la commercialisation en un temps record. Procurement et l un des porte-drapeaux de l initiative commune «Innovation and Manufacturing» récemment engagée par le Groupe (voir encadré p. 11). Dans ce contexte, Siemens prévoit une évolution des sites de production actuels vers des usines numériques intelligentes. «Les représentations numériques des usines permettront de moderniser les infrastructures bien plus rapidement et précisément qu à présent», indique Ralf-Michael Franke, responsable du service Industrial Automation Systems d A&D. «Une fois installés dans l usine réelle, les équipements pourront s autoconfigurer et communiquer entre eux, d où la suppression des délais de mise en route. Les processus de production seront capables de s optimiser voire de se corriger eux-mêmes en cours d utilisation. Le réel et le virtuel seront de plus en plus imbriqués». Gerd Ulrich Spohr, responsable du département Technology Strategy d A&D, anticipe Le défi de la mécatronique. Avant cela, toutefois, Siemens va devoir relever le défi de la mécatronique - une sorte d «Everest technologique» où les données liées aux caractéristiques mécaniques et physiques des objets sont combinées à leurs fonctions logicielles et électroniques dans des prototypes virtuels dynamiques en temps réel. Pour ce faire, il va falloir surmonter les difficultés dues au fait que l ingénierie mécanique, électronique et logicielle sont trois «disciplines qui se sont développées individuellement, avec leurs propres outils d aide à la conception», comme le souligne Bernhard Nottbeck, responsable du service Production Processes de Siemens Corporate Research and Technology (CT). «Si nous parvenons à les combiner, nous réaliserons de formidables progrès.» Mais il ne s agit pas seulement de créer un prototype global combinant les systèmes : les développeurs doivent aussi tenir compte de nombreux paramètres physiques (température, Des débuts de réponses. La vision de Siemens inclut bien d autres aspects. Ainsi, les chercheurs du service Software and Engineering (SE) de CT étudient comment structurer les informations de fabrication afin qu elles puissent être transmises de façon transparente, sans requérir plusieurs saisies. «Nous sommes désormais en mesure de déterminer si différents outils logiciels fonctionneront correctement ensemble», annonce Ulrich Löwen, responsable du département Systems Engineering de SE. À Princeton, New Jersey, George Lo et ses collaborateurs de Siemens Corporate Research (SCR) travaillent à la reconceptualisation des hiérarchies logicielles centralisées dans les systèmes de production en vue de favoriser leur viabilité. «Nous développons un système doté de contrôleurs hautement distribués capables de se reconfigurer eux-mêmes après un événement critique, afin d assurer la continuité des opérations essentielles.» Dans le but de créer des environnements à la fois ouverts et transparents autorisant l interaction entre simulations et machines réelles, SCR et A&D testent actuellement une plateforme logicielle basée sur des modèles sémantiques communs. «Si vous demandez à plusieurs Avec plus de 300 usines d envergure affichant chacune un chiffre d affaires supérieur à 50 M, Siemens fait partie des premiers fabricants mondiaux. Plus de personnes (55 % en Europe, 22 % en Amérique du Nord, 23 % en Asie) se vouent à la production d articles allant des LED aux lithotriteurs. D où la récente initiative commune Innovation and Manufacturing interface entre des représentants de toutes les Divisions du Groupe. «Travailler avec les Divisions nous aide à identifier les sujets sensibles et les meilleures pratiques et à mieux partager les résultats», confie Reinhold Achatz (en photo), responsable de Siemens CT, qui dirige l initiative. «Les innovations liées aux technologies et aux processus doivent absolument bénéficier au secteur de la fabrication.» Un objectif légitime lorsqu on sait que Siemens économise près de 1 M par an grâce à l amélioration de la productivité dans ce secteur, comme le révèle Robert Neuhauser de Siemens Corporate Supply Chain and Procurement, qui collabore étroitement avec Reinhold Achatz dans le cadre de cette initiative. «La fabrication a profondément changé ces derniers temps», expose-t-il. «La planification à long terme était cruciale il y a 10 ans. Aujourd hui, le secret du succès est la flexibilité. Nous formons donc une nouvelle génération de directeurs d usines, compétents en matière de R&D, de gestion de la chaîne logistique et, bien sûr, de fabrication.» 10 Pictures of the Future Hiver 2008 Pictures of the Future Hiver

8 Usines du futur UGS et Siemens Le monde réel et le monde virtuel de la production sont en pleine convergence. Avant même de voir le jour, les pièces, produits, installations de production et chaînes logistiques à l origine par exemple, des avions, ou des centrales électriques sont conceptualisés, visualisés, testés, exploités et entretenus virtuellement. Avec les progrès de l informatique et de la simulation, les représentations virtuelles s apparentent davantage à une duplication parfaite de leurs modèles réels. Et les installations de production réelles utilisent des machines-outils, robots automates programmables et systèmes de communication numériques, intelligents et basés sur des logiciels, facilitant leur transposition virtuelle. Le 4 mai 2007, UGS, leader des logiciels de gestion du cycle de vie des produits (PLM), est devenu Siemens PLM Software de Siemens Automation and Drives (A&D), créant un environnement transparent de communications et d informations. Selon Helmut Gierse, Directeur Général de la Division, A&D est le «leader mondial du marché de l automatisation avec 121 Md». A&D emploie désormais plus de personnes et affiche un chiffre d affaires annuel supérieur à 14 Md. La simulation permet de visualiser précisément les processus de production les plus complexes et donc d optimiser leur configuration afin de s adapter rapidement aux exigences des clients. Au cœur d un monde unifié Le rachat d UGS par Siemens a fourni à sa Division Automation and Drives leader mondial de l automatisation les outils nécessaires à la fusion du monde réel et du monde virtuel de la production. Siemens PLM Software, avec ses 7750 collaborateurs dans 62 pays, dont 3000 en R&D, compte clients et 4,3 millions d utilisateurs sous licence. Il domine le secteur technologique avec UGS NX, sa solution de développement numérique de produits, et UGS Tecnomatix, sa solution d usine numérique - qui simulent tout de façon dynamique, des fonctions du toit ouvrant d une voiture à la conception et à l exploitation d une usine en tenant compte de paramètres tels que les vibrations, contraintes, chaleur et dynamique des flux. Les utilisateurs travaillent en toute sécurité, en 3D et en temps réel depuis n importe quel PC exécutant la plateforme logicielle de gestion numérique du cycle de vie UGS Teamcenter référence en matière de gestion collaborative des données produits (cpdm). Siemens a ainsi uni le monde virtuel de la conception des produits et de la production et le monde concret des machines industrielles et de leurs systèmes de commande. «L association des portefeuilles de PLM Software et de ceux d A&D permettra à nos clients d optimiser la conception et la fabrication de leurs produits», indique Helmut Gierse. «D un point de vue technologique, cette association exige une intégration transparente des données liées à la conception des produits et de l usine et à la production. Lorsque nous avons racheté cette entreprise, notre objectif était de consolider notre portefeuille Totally Integrated Automation en réduisant le nombre d interfaces système.» Le Project Archimedes lancé par Siemens A&D afin de développer des solutions logicielles rapprochant les cycles de vie des produits et de la production, lui permet ainsi de concrétiser ses idées. Tony Affuso, Directeur général de Siemens PLM Software, déclare : «Nos clients sont ravis de l alliance entre Siemens et UGS car ils savent que nous sommes capables d établir le lien entre ce que les équipes d ingénierie et de marketing souhaitent concevoir et ce que le personnel de production est en mesure de fabriquer.» Helmuth Ludwig, Président de Siemens PLM Software, ajoute : «Bien que nous n en ayons pas inventé le concept, nous sommes de par la domination d A&D dans le domaine des technologies d automatisation et notre position de leader du PLM la seule société réellement apte à le faire». Croissance rapide. Selon plusieurs cabinets d études, le marché mondial des produits PLM passera de 13,4 Md$ actuellement à 24 Md$ d ici D après David Shirk, Vice-président du marketing international de Siemens PLM Software, ce marché comporte trois segments. Le premier, la conception, la fabrication et l ingénierie assistées par PC (CAx), où Siemens PLM Software est n 2 (18 % des parts de marché) avec son logiciel NX, devrait atteindre 12 Md$ en 2012 (contre 8 actuellement). Une forte hausse du deuxième segment, le cpdm, dominé par Siemens (14 % des parts) et qui inclut la gamme Teamcenter, de 5 à 11 Md$ entre 2005 et 2012, est prévue. Le troisième segment, l usine numérique, est «très intéressant pour notre gamme Tecnomatix», estime David Shirk. Siemens, avec 31 % de parts, est leader dans ce secteur qui connaît une croissance autour de 20 % par an et dont les 400 M$ annuels de résultats devraient dépasser 1,3 milliard en La demande européenne reste forte dans ces trois segments, avoisinant les 8 % par an pour les produits PLM, selon David Shirk, et passant ainsi de 5,6 à 8,7 Md$ entre 2006 et En Amérique, elle devrait progresser de 6,3 à 9,7 Md$ durant cette période. En Asie, avec une croissance de 14 %, elle devrait doubler à 5,6 Md$ par an. Siemens PLM Software propose également la gamme UGS Velocity Series, la première solution logicielle offrant aux PME des produits PLM professionnels au sein d un portefeuille pré-configuré simple à utiliser et à faible coût de possession. Face à l expansion du marché du PLM, la concurrence est rude. Mais Siemens PLM Software se démarque par l association de son expérience de la conception de produits et usines 3D assistée par PC (logiciels NX et Tecnomatix) et de son système de gestion collaborative des données Teamcenter, intégrant les informations d un monde virtuel multi-facette à un environnement de développement collaboratif. «La technologie Teamcenter nous offre une longueur d avance sur nos concurrents», précise Helmuth Ludwig. Siemens rapproche les spécialistes de la conception des produits et de la conception de la production. Une présence réelle dans le monde virtuel «Nous bénéficions d un avantage de taille : nous sommes les seuls à offrir une fonctionnalité multisite.» La collaboration multisite permet aux grandes entreprises telles que GM -client de Siemens PLM Software d exploiter des données dynamiques 3D en temps réel sur leurs sites tout en accédant aux sites de leurs fournisseurs pour Siemens PLM Software (A&D PL) vient d annoncer le lancement de «Innovation Connection» dans Second Life, un monde virtuel 3D entièrement créé par ses résidents, qui compte déjà plus de quatre millions d avatars. Devenant ainsi le premier fournisseur de PLM à intégrer ce célèbre univers virtuel en ligne, Siemens exploitera sa présence pour collaborer avec ses clients et partenaires, tenir des conférences virtuelles et offrir une approche plus immersive de ses solutions. Parmi les clients et partenaires de Siemens PLM Software représentés dans Second Life figurent Hendrick Motorsports (HMS), la seule écurie NASCAR à avoir remporté le championnat Cup Series quatre années de suite, et JCB, dont la voiture JCB DIESELMAX a pulvérisé, en 2006, le record de vitesse d un véhicule diesel avec 563 km/h. Siemens PLM Software a récemment publié des mises à jour de ses portefeuilles de produits NX, Tecnomatix et Teamcenter dans Second Life. Pour en savoir plus, visitez le site 12 Pictures of the Future Hiver 2008 Pictures of the Future Hiver

9 Usines du futur Gestion du cycle de vie des produits Présent et futur obtenir des mises à jour produits. «Grâce à Teamcenter, elles ont instantanément connaissance de la moindre modification apportée à une conception», souligne Tony Affuso. En cas de problème, les données d origine d un Des trains numériques produit provenant, par exemple, d un fournisseur basé au Japon peuvent ainsi être immédiatement extraites et corrigées conjointement par les designers, l équipe de production et le fournisseur. «Vous pouvez effectuer en Qui dit produits high-tech dit environnement de développement high-tech. D ici 2009, l ensemble du processus de production devrait être simulé par ordinateur. Le pilote du train à grande vitesse Velaro manipule les commandes sur son tableau de bord. Soudain, une trappe s ouvre sur le vide et le train vole en éclats, avant de se reconstituer tout seul, comme par miracle. Bienvenue dans le laboratoire de réalité virtuelle de Siemens Transportation Systems (TS), à Krefeld, en Allemagne. Le train et son conducteur ne sont pas réels : il s agit d objets virtuels animés. Chez TS, le système de Réalité Virtuelle (RV) fait partie intégrante du processus de développement. «Il nous est d une aide précieuse, notamment pour agencer des installations, analyser la facilité de maintenance et réaliser des études d ergonomie», précise Reinhard Belker, responsable de l entité Engineering Process Management. Ce système de RV n est pas le seul outil innovant mis en œuvre par TS dans le cadre du processus de développement virtuel des produits et de la production. En effet, une chaîne continue de processus de CAO 3D permet de concevoir entièrement les véhicules ferroviaires, du concept initial à la documentation en passant par le développement, la préparation de la production, la fabrication et l assemblage. Les outils de pointe sont indispensables. La demande mondiale ne cesse de croître, de même que les exigences des clients, qui imposent des temps de développement plus courts, avec une qualité égale ou supérieure et un haut niveau de technicité. «Il y a quelques années, nous développions et produisions un train à grande vitesse en trois ans. Aujourd hui, nos clients nous demandent d en faire autant en deux ans et demi», constate Martin Olbrich, responsable de l unité Work Preparation Assembly. TS a peu à peu atteint un niveau unique de sophistication technique. Dès 1999, les développeurs utilisaient la technologie 3D pour concevoir entièrement leurs produits. En 2000, ils intégraient un système de gestion 3D uniforme ainsi que le système de Réalité Virtuelle. En 2003, l usine «sans papier» dans laquelle les ouvriers chargés du montage consultent des instructions virtuelles animées était déjà une réalité. En 2004, était intégré le module de PLM (gestion du cycle de vie des produits), qui contrôle et documente l ensemble du processus de création des produits. Et en 2006, la Division a mis en place une chaîne de processus complète sur tous ses sites, permettant de créer des animations numériques d après des données de CAO 3D lors de la phase de conception initiale, puis de réaliser les premières simulations. Les développeurs conçoivent les assemblages individuels en 3D, lesquels sont ensuite mis à disposition des partenaires. Tout cela est réalisé à l aide d un système uniforme de gestion des données produits, avant toute manipulation d un tournevis dans le monde réel. Simuler le cycle de vie complet. TS vise à intégrer encore plus étroitement développement et production, à améliorer l efficacité de la coopération et à mettre en parallèle de manière plus complète le développement des produits et des processus. L usine numérique est le moyen idéal de coordonner la planification des processus et des installations avec les analyses de capacité. Tous les planificateurs ont accès à la même base de données, ce qui leur permet de réduire de façon significative les erreurs et les coûts induits concernant le lancement de la production, ainsi que le temps de coordination. La simulation permet de visualiser précisément les processus de production les plus complexes et donc d optimiser leur configuration afin de s adapter rapidement aux exigences des clients. quelques jours, voire quelques heures, ce qui demandait jusque-là des semaines ou des mois», insiste Helmuth Ludwig. Mais cette simulation collaborative permet surtout d éviter des erreurs coûteuses. Siemens PLM Software réalise, par exemple, des prototypes fonctionnels virtuels pour Caterpillar. «Ils testent tout de façon virtuelle avant de commencer la production», signale Tony Affuso. Grâce au logiciel de simulation de la production Tecnomatix, le développement et le test d une chaîne de montage virtuelle, dans Teamcenter, afin de créer ou modifier un produit, limitent les erreurs et font gagner du temps et de l argent. «Vous réduisez de 30 à 50 % la part que représente le délai de mise sur le marché dans les coûts de cycle de vie d un produit», ajoute Tony Affuso, en précisant que Nissan a ainsi diminué le temps de développement moyen des véhicules. Capturer les connaissances. Ces simulations regroupent des informations inestimables qu il convient de traduire en connaissances pour les exploiter au mieux. Ainsi, les chercheurs de Siemens PLM Software aux États-Unis, en Angleterre, en Israël et en Chine développent les fonctionnalités de Teamcenter appliquées à l ingénierie des connaissances. «Teamcenter permettra ainsi de mieux s adapter aux exigences des clients», précise Chuck Grindstaff, Vice-président Produits et responsable R&D de Siemens PLM Software. «Nous améliorerons ses capacités en matière de capture des connaissances, de recherche dans les bases de données et de réutilisation des connaissances dans de nouvelles conceptions. Au cours des vingt prochaines années, nous collecterons les meilleures pratiques de chaque secteur pour les incorporer au processus de conception.» Toutefois, pour des résultats probants, les conceptions devront parfaitement reproduire leurs originaux. L intégration transparente de données matérielles, logicielles et électroniques entre le virtuel et le réel est un défi que seule l association des portefeuilles de produits d automatisation et PLM de Siemens est en mesure de relever. Arthur F. Pease Zoom sur le marché des automatismes Le marché mondial des technologies d automatisation représente, selon les sources, de 120 à 230 Md. La fédération allemande de l industrie électrotechnique et électronique (ZVEI) estimait sa croissance à 6 % pour D après l ARC Advisory Group, un cabinet de conseil spécialisé dans les solutions de production et de chaîne logistique, ces résultats sont dus à la mondialisation, qui oblige les fabricants à se plier à la règle du «plus vite, mieux et moins cher». Pour résister à la pression de la concurrence, ils doivent être en mesure de répondre à la demande de manière extrêmement flexible, réduire leurs coûts, décupler leur productivité et leurs performances et raccourcir les cycles de vie de leurs produits. D où la nécessité de disposer de plateformes et de protocoles standardisés, ainsi que de lignes de production évolutives et modulables, avec des coûts de maintenance minimes. Entraînements, moteurs, commandes numériques et automates programmables représentent les segments clés de l industrie des automatismes. D après l ARC, les ventes mondiales d entraînements se sont chiffrées à 5,2 Md$ en 2005, et devraient atteindre 6,9 Md$ d ici Yaskawa détient 13,9 % des parts de ce marché, devançant ainsi Mitsubishi Electric (9,7 %) et Siemens (9,3 %). Les commandes numériques sur PC gèrent les tâches rapides haute précision des machines outils. À l échelle Nécessité de raccourcir les cycles de vie des produits Mondialisation des marchés et/ou chaînes logistiques Conception plus complexe ou environnement de conception décentralisé Produits plus complexes Source : ZVEI-Fachverband Automation, 2007 internationale, l ARC évalue à environ 4,5 Md$ ce marché, dont les principaux acteurs sont Siemens (33,3 % de parts), Fanuc (32 %) et Mitsubishi Electric (12,4 %). Par leur robustesse et leur fiabilité, les automates programmables jouent un rôle clé dans l automatisation industrielle. De plus, ces produits ne cessent de se perfectionner en termes de fonctionnalités, de communications, de capacités diagnostiques, d évolutivité et de logiciels. L ARC prévoit une croissance de leurs ventes de 7,5 Md$ en 2005 à 10 Md$ d ici Là encore, Siemens se taille la part du lion avec 28,7 % des parts de marché, devant Rockwell (21,8 %) et Mitsubishi (14,9 %). La demande en technologies de l information capables de synchroniser les processus de production tout en les simplifiant et en améliorant leur flexibilité est également en forte hausse. Les utilisateurs aspirent à relier efficacement l ensemble des solutions informatiques relatives aux produits grâce au PLM (Product Lifecycle Management, gestion du cycle de vie des produits). Selon une étude de la société de conseil AMR Research, le marché mondial des solutions PLM s élevait à 11 Md$ en 2006 et atteindra 16 Md$ à l horizon Avec 13 % des parts, la société Cadence, spécialisée en systèmes de CAO, était en tête de ce marché en 2005, suivie de Dassault Systems et d UGS - qui appartient Les quatre éléments moteurs de l installation de solutions PLM Technologies d automatisation clés Capteurs 2020 Réseaux et communications Laboratoire sur puce Capteurs micro-organismes Réseaux de capteurs sans fil Robotique coopérative Logiciels et modélisation Intégration verticale complète Systèmes d assistance pour l automatisation Systèmes de simulation MES Normes ouvertes Capteurs traitement d image Capteurs paramètres de processus RFID Architecture logicielle ouverte Traitement des données pour commande proactive idéale/réelle Ethernet Capteurs gestion d installation Couche commande et gestion Trafic virtuel Usine virtuelle Gestion des actifs Centrale virtuelle Interfaces utilisateur intuitives 34% 31% Interaction homme-robot 43% Compteurs d électricité à lecture à distance % Source : Aberdeen Group, 2006 désormais à Siemens - tous deux détenteurs de 11 % des parts. Les États-Unis concentrent 47 % de ce marché, suivis de l Europe (36 %) et de la zone Asie-Pacifique (15 %). Le PLM a pour objectifs d optimiser les produits et processus, d accélérer la mise sur le marché, de réduire les coûts, d accroître la flexibilité, ainsi que d améliorer la planification et la qualité des processus. Le NIST (National Institute of Standards and Technology) américain défend les conclusions de l étude réalisée par l Aberdeen Group : le PLM présente de nombreux avantages pour les fabricants. Son implémentation peut, en effet, diminuer les délais de développement et augmenter d au moins 20 % la productivité. Il ressort également de cette étude que les sociétés qui ont franchi le pas ont constaté une augmentation de leur chiffre d affaires de 19 %, et une réduction de leurs coûts de production et de développement de 16 %. Ventes (milliards de Dollars) Evdoxia Tsakiridou Marché mondial du PLM 10,5 11,3 12,6 13,5 14,7 16, Marché mondial de l automatisation des processus Papier et cellulose 4% Fabrication de machines 9% Sidérurgie 5% Interface hommemachine Agroalimentaire 9% Industrie pharmaceutique 6% Industrie chimique 19% Autres utilisateurs 2% Industrie minière 6% Énergie 15% Marché mondial total : 61 milliards d Euros Transformation pétrolière 11% Production pétrolière et gazière 14% Source : AMR Research, 2006 Source : ZVEI-Fachverband Automation, Pictures of the Future Hiver 2008 Pictures of the Future Hiver

10 Usines du futur Technologies d économie d énergie Depuis 2005, Winfried Mayer (à droite) cherche à réaliser des économies d énergie sur les sites Siemens et dispense des conseils, tels que l utilisation de cette pompe à chaleur. La durabilité en pratique : optimisation de l éclairage (à gauche), récupération de la chaleur (au centre) et remise à neuf des scanners (à droite). De la théorie à la pratique Les sociétés proposant des solutions respectueuses de l environnement doivent être les premières à montrer l exemple. Chez Siemens, l approche écologique s étend des économies d énergie à la remise à neuf de vieux équipements en passant par une étroite collaboration avec l UE en vue de promouvoir l efficacité énergétique. ÀNeuperlach, au sud de Munich, les collaborateurs de Siemens Corporate Technology (CT) aperçoivent la chaîne des Alpes du haut du 7e étage du bâtiment n 33. L air est si limpide qu ils peuvent prévoir leurs randonnées d un simple coup d œil par la fenêtre. Rien d étonnant, donc, à ce que cet étage accueille le département Corporate Environmental Affairs & Technical Safety (CT ES), qui regroupe des experts en questions environnementales, dont Winfried Mayer, responsable de la protection de l environnement. Cet ingénieur est très occupé, en particulier depuis que la durabilité est devenue un facteur de poids dans les décisions des sociétés d investissement en bourse. Son travail consiste notamment à aider Siemens à se placer dans le haut du tableau du DJSI (Dow Jones Sustainability Index) et du Climate Leadership Index, créé par le Carbon Disclosure Project (CDP). Ces indices répertorient les grandes entreprises les plus impliquées dans la durabilité. Siemens figure d ailleurs depuis 8 ans au DJSI. Pour faire partie des heureux élus, les entreprises doivent notamment communiquer leur consommation énergétique, ainsi qu une liste de leurs produits permettant d économiser l énergie. Le département de Winfried Mayer recueille ces données grâce aux rapports environnementaux annuels publiés par chaque site Siemens, puis les évalue avant de transmettre les informations pertinentes aux compilateurs du DJSI et du CDP. Les rapports environnementaux montrent que la consommation d électricité représente à elle seule environ 60 % des dépenses énergétiques totales de Siemens. Le prix de l électricité ne cessant de grimper, Winfried Mayer a organisé un atelier d une journée destiné à dispenser des conseils et des recommandations en matière d économies d énergie, comme l utilisation de pompes à chaleur. Depuis 2005, il a inspecté les installations de la plupart des quelque 300 sites de production Siemens. Dans de nombreux cas, il a pu préconiser des mesures efficaces après quelques heures seulement passées sur place. «Il suffit parfois de comparer la température des bureaux et celle des entrepôts. Si elles sont identiques, cela signifie souvent que les entrepôts sont surchauffés», explique-t-il. Winfried Mayer peut également aider à résoudre des problèmes complexes grâce à l expertise technique qu il a acquise au fil de ses visites. «Désormais, je passe même en revue les publicités sur les technologies permettant de réaliser des économies d énergie pour voir si nous pouvons les utiliser», précise-t-il. Ses efforts ne sont pas vains puisque ses ateliers permettent aux sites de production de réduire leur consommation d électricité de 5 % en moyenne, et leur consommation d énergie primaire de 10 %. Et ce n est que le début. Siemens a lancé un programme visant à accroître de 20 % l efficacité énergétique de ses sites de production entre 2006 et Les ateliers de Winfried Mayer y joueront un rôle clé. À quelques portes du bureau de Winfried Mayer, ses collègues de CT sont impliqués dans un autre domaine. Depuis 12 ans, Ferdinand Quella et son équipe du département de protection de l environnement liée aux produits s occupent de la conception écologique des produits Siemens. Il existe même une norme interne en la matière, la norme Siemens SN Depuis 1999, tous les développeurs chargés des nouveaux produits doivent lire ce document de 11 pages, qui comprend des directives sur la conception des produits, ainsi qu une liste des substances toxiques et pouvant être évitées. Ses 40 principes couvrent l ensemble du cycle de vie d un produit et ont permis à Siemens de se conformer aux nouvelles législations environnementales et règles de conception en vigueur. Cependant, la portée de la norme SN va bien au-delà de ces aspects. «Nous constatons que les solutions respectueuses de l environnement représentent également une approche commercialement intéressante», commente Friedrich Koch, responsable de la conception écologique des produits. «Une production privilégiant le développement durable tout au long de ses différents processus favorise la conservation des ressources et améliore l efficacité économique». L un des éléments clés de la conservation des ressources est l optimisation de la réutilisation des équipements. Siemens Medical Solutions (Med), par exemple, dispose d un service de remise à neuf qui récupère les vieux ordinateurs et appareils IRM afin de les reconditionner selon les mêmes normes de qualité que les équipements neufs. Ces matériels sont ensuite revendus avec le label qualité «Proven Excellence». Selon Ferdinand Quella, il est plus que temps que le portefeuille écologique soit reconnu par une certification. Il tente donc d obtenir un audit d un organisme externe. «Cela nous démarquerait véritablement de nos concurrents et inciterait les autres entreprises à suivre cette voie», affirme-t-il. Promouvoir la prise de conscience. Malgré tous les avantages que représentent les produits écologiques, de nombreuses entreprises hésitent encore à acquérir des systèmes offrant une meilleure efficacité énergétique en raison de leur prix plus élevé. Automation and Drives (A&D) ne connaît que trop bien cette situation. «Beaucoup de clients ne réalisent pas qu un Les variateurs sont vite rentabilisés grâce aux économies d énergie qu ils génèrent. investissement dans ce type de solutions est très rapidement amorti par les économies d énergie réalisées», explique Peter Zwanziger, responsable du service Associations and Regulations du département Grands Entraînements d A&D à Nuremberg, qui fabrique des variateurs. Dans ce domaine, il est capital de promouvoir la prise de conscience. A&D œuvre dans ce sens avec ses variateurs de fréquences Sinamics pour moteurs à vitesse variable. Selon leur utilisation, les moteurs équipés de ces variateurs peuvent consommer jusqu à 60 % d électricité de moins que les moteurs à vitesse constante. Les dépenses d acquisition de ces équipements peuvent être récupérées en deux ans. Mais malgré le succès de ces variateurs, Peter Zwanziger estime que le marché pourrait être bien plus important. «Le potentiel des ventes serait d environ 1,5 Md par an en Europe si les anciens moteurs étaient remplacés par des moteurs à haut rendement. De plus, cela permettrait de réduire les émissions de CO 2 de 60 millions de tonnes par an - sans parler des économies sur les dépenses en électricité», précise-t-il. Mais un grand nombre d entreprises ignorent tout de ces avantages, et ces précieuses technologies se vendent donc peu. Pour y remédier, Siemens a pris part à une campagne d information et de promotion lancée par l Union européenne. Depuis 2003, le programme européen Motor Challenge encourage le développement économique durable en distinguant les sociétés qui affichent une excellente efficacité énergétique. Toute entreprise qui décide d adhérer au programme en tant que partenaire doit identifier les possibilités d économies d énergie dans ses usines et établir un plan d action pour les concrétiser. Celles qui y adhèrent en tant que parrains sont chargées de promouvoir ce programme et de recruter de nouveaux partenaires, ce qui est le cas de Siemens. «Le plan de promotion de Siemens consiste à informer autant d entreprises que possible sur ce programme, par exemple lors des salons professionnels», ajoute Peter Zwanziger, agent de liaison auprès de la Commission européenne. Depuis son adhésion, Siemens a déjà recruté 70 entreprises, parmi lesquelles Ferrero et Johnson & Johnson, ainsi que plusieurs villes, dont Hambourg. Les nouveaux membres peuvent utiliser le logo Motor Challenge et obtiennent le statut officiel de société ou ville engagée dans le développement durable. Peter Zwanziger ne nie pas que cette initiative représente accessoirement un excellent outil marketing pour Siemens : «Mais n oublions pas que chaque fois qu un produit Siemens permettant de réaliser des économies d énergie est utilisé, c est avant tout l environnement qui en bénéficie.» La protection de l environnement est une préoccupation de longue date chez Siemens, et le développement durable va concerner de plus en plus ses activités externes. Comme le souligne Peter Zwanziger, le programme Motor Challenge ne fait qu anticiper les futures réglementations, plus strictes et plus complètes en termes d efficacité énergétique. Sebastian Webel 16 Pictures of the Future Hiver 2008 Pictures of the Future Hiver

11 Matériaux pour l environnement Scénario 2020 Panorama 21 Une technologie dans le vent Des pales de 52 m de long peuvent produire jusqu à 3,6 mégawatts. Siemens va installer plusieurs centrales éoliennes, pour une puissance totale de 1500 mégawatts. 24 Toujours plus chaud Le contenu énergétique d un carburant peut être exploité plus efficacement à des températures de combustion plus élevées. Grâce à de nouveaux revêtements, les aubes de turbine résistent mieux à la chaleur et à la corrosion. 27 Éclairage Les LED, sources de lumière à la durée de vie exemplaire, sont à la fois économiques et efficaces Sur la façade du tout nouvel hôtel High-tech Retro, des nanoparticules remplacent les systèmes de climatisation (1). Les sols de l établissement sont hydrofuges et antisalissures (2). Des LED sont intégrées aux uniformes (3). Les aubes des turbines sont couvertes d un revêtement en céramique (4) afin d assurer un rendement énergétique élevé. Des «Supercaps» (5) stockent l énergie de freinage de la navette ferroviaire. Enfin, une peinture à nanoparticules fait disparaître les rayures (6) Invisibles révolutions Octobre Des professionnels du secteur hôtelier affluent du monde entier pour admirer les nombreuses innovations d un tout nouvel hôtel de luxe. Entre autres particularités, cet établissement jouit d une quasiautosuffisance énergétique grâce, notamment, à de nouveaux matériaux. Quelle chaleur À croire que le temps s est mis, comme cet hôtel, à l heure de la Rome antique. Oups, je vais encore être en retard! En tant que directeur d hôtel, j ai eu la chance d être convié à une séance d information organisée par la direction de ce nouvel établissement. J espère vraiment y trouver des idées pour rénover mes propres locaux et surtout réduire leur consommation d énergie. M y voilà Impressionnant! Le bâtiment scintille sous le soleil. Et ces reflets irisés! Rouge, violet, bleu «Mesdames et messieurs, je vous souhaite la bienvenue dans notre nouvel hôtel High-tech Retro! C est moi qui vais avoir l honneur de vous présenter en détail ce petit bijou», annonce avec fierté la directrice. On dirait qu il y en a pour un moment «Mais d abord, nous aimerions vous offrir un rafraîchissement.» Pas mal, ce jus glacé servi dans des coupes d inspiration romaine. Mais Que font-ils? Je ne vais tout de même pas porter cette toge! «Ici, tout est en harmonie avec notre thème! N hésitez pas à essayer ces uniformes! Ils ont été fabriqués par l un de nos partenaires. Des accumulateurs d énergie flexibles intégrés alimentent des LED enchâssées dans le tissu. De plus, des OLED remplacent les badges», explique la directrice. «À présent, veuillez me suivre! La façade de notre hôtel va vous surprendre. La peinture renferme des nanoparticules métalliques qui jouent le rôle de système de climatisation en ne laissant passer le rayonnement solaire que lorsque la température intérieure du bâtiment est insuffisante. Si la température extérieure passe en dessous de 23 C, les nanoparticules s enferment dans une sorte d enveloppe protectrice et laissent entrer la chaleur. 18 Pictures of the Future Hiver 2008 Pictures of the Future Hiver

12 Matériaux pour l environnement Scénario 2020 Tendances Au-dessus de 23 C, les propriétés de l enveloppe changent, libérant les nanoparticules, qui font alors de nouveau écran au rayonnement solaire. Lorsqu il fait très chaud, comme aujourd hui, elles constituent un véritable isolant», expose la directrice. C est fou, ce que permet la nanotechnologie de nos jours Mes collègues semblent, eux aussi, très impressionnés. «Et la façade, qu en dites-vous? Notre hôtel change de couleur en fonction de la luminosité et de la température. La peinture est également composée de nanoparticules hydrofuges et anti-salissures». Voilà qui va donner du fil à retordre aux tagueurs! «Là-haut, sur le toit, vous apercevez l installation solaire que nous utilisons pour l eau chaude. Nous avons également fait poser des couches de cellules photovoltaïques de dernière génération, qui exploitent de façon optimale le rayonnement solaire. Elles alimentent nos murs lumineux, qui présentent des sculptures, des temples et des scènes de la vie quotidienne romaine en 3D. Nous profitons également de l électricité fournie par les installations éoliennes et géothermiques proches d ici - nous privilégions les énergies renouvelables. Nous pouvons être fiers de notre bilan de CO 2 puisque, loin de devoir acheter des quotas, nous sommes même en mesure d en vendre. À propos d électricité, si vous avez encore un peu de temps après cette présentation, je vous encourage à aller visiter la centrale à cycle combiné située tout près d ici. En tant qu amatrice d art, je trouve son architecture remarquable. Et si vous êtes plutôt féru de technique, vous ne serez pas en reste! Demandez donc aux techniciens de vous initier aux secrets des nanocouches». «Dirigeons-nous maintenant vers le hall». Un véritable ballet de lumières s anime devant nous. J ose à peine imaginer la consommation d électricité «Nous avons mis en œuvre un système d éclairage sophistiqué et très économique : ampoules à économie d énergie, LED, capteurs et systèmes électroniques nous ont permis de réduire notre consommation de près de 80 %. Les chambres et couloirs sont équipés de détecteurs de mouvement. De plus, pour bénéficier d un éclairage naturel et économiser l énergie, nous associons lumière naturelle et lumière artificielle. Par ailleurs, les clients qui souffrent du décalage horaire - et ils sont nombreux, par les temps qui courent - peuvent profiter des thermes romains et de leurs douches de lumière». Doux clapotis, éclairage tamisé, carafes de vin, huiles odorantes, massages Oups! J ai bien failli faire un plongeon dans cette fontaine! D étranges vibrations me chatouillent la plante des pieds. La directrice me sourit. «Vous avez de la chance! Le sol est équipé de capteurs qui déclenchent des vibrations lorsqu une personne s approche trop près de la fontaine de Jouvence, comme nous l appelons». Nous marchons sur un magnifique sol en mosaïque de l Antiquité. «La mosaïque et le mobilier du hall sont recouverts d une couche anti-salissures nanoscopique. En outre, le comptoir de la réception et les meubles des chambres sont tous en bioplastiques», indique la directrice. «Difficile de croire que cette chaise de style antique est en amidon ou en sucre, n est-ce pas? Étant donné que le thème - et donc le mobilier intérieur - de l hôtel change une à deux fois par an, nous nous intéressons de très près aux matériaux écologiques. Aucune matière première fossile n intervient dans la fabrication des meubles, dont l élimination ne génère pas plus d émissions de CO 2 que la quantité absorbée, de leur vivant, par les plantes dont ils proviennent. Et leurs déchets ne sont pas toxiques Un moment, s il vous plaît, je reçois à l instant un message urgent de la part de notre service de sécurité. La voiture à portes papillon immatriculée M-UZ appartient-elle à l un d entre vous?» C est la mienne! «Il semblerait qu un autre véhicule l ait heurtée en se garant, mais ça n a pas l air trop grave.» Cette voiture n a que trois mois! Je m absente pour constater les dégâts. Heureusement, ce n est qu une petite éraflure. Inutile de passer au garage : dans quelques heures, la peinture à nanoparticules se sera régénérée et il n y paraîtra plus. Bref Rejoignons le groupe, cette visite est passionnante. «Pour terminer, je souhaite vous montrer notre accès par voie ferrée. Nous avons parrainé la construction d un réseau de trains urbains écologique et aujourd hui, nous participons à ses frais d exploitation. Ce système, qui a récemment reçu un prix d écologie, est composé de trains équipés de moteurs électriques et de condensateurs double couche, les «Supercaps». Les moteurs font office de générateurs : ils récupèrent l énergie dégagée lors du freinage, la stockent dans les Supercaps, puis la réutilisent pour accélérer». «Cette technologie diminue d un quart la consommation d énergie. Je vous aurais volontiers montré nos chambres, pour lesquelles nous nous sommes vu remettre un prix de design, mais l hôtel est complet. En guise de compensation, nous vous offrons les toges romaines, ainsi qu un bon pour une nuit dans notre établissement! Je serais très heureuse de pouvoir vous accueillir de nouveau l année prochaine. Le thème sera À la cour du Roi Soleil», conclut notre charmante hôtesse. J ai trouvé ici des idées très intéressantes pour mon hôtel. Peut-être devrais-je, moi aussi, choisir des thèmes Pourquoi pas «À la cour de Néfertiti» ou «Perdus dans l espace»? Ulrike Zechbauer Turbines éoliennes Leader mondial du marché des turbines éoliennes offshore, Siemens Wind Power fabrique, grâce à un procédé «one-shot» unique, des pales de rotor longues de 52 m, ainsi que la turbine éolienne la plus gigantesque jamais produite en série, d une puissance de 3,6 mégawatts. Une technologie dans le vent Un vent glacial pousse de gros nuages menaçants, et une multitude de moutons se forment à la surface de la Mer du Nord. Claus Burchardt, responsable recherche et développement des pales de turbines éoliennes chez Siemens Wind Power, une entité de Siemens Power Generation (PG), ne peut rêver mieux : «Pour nous, un vent fort est synonyme de beau temps. Sans cela, nous aurions de grosses difficultés à trouver des clients». Depuis son bureau situé en périphérie d Aalborg, troisième ville du Danemark, Claus Burchardt s occupe, avec ses 3200 collaborateurs de Siemens Wind Power, de la construction d immenses centrales éoliennes pouvant chacune générer assez d électricité pour faire bouillir une baignoire d eau glacée en 30 secondes. En fait, certains de leurs composants individuels sont si imposants que, pour des raisons logistiques, ils sont construits hors du Danemark. À Fort Madison, dans l Iowa, par exemple, une nouvelle usine de pales de rotor a ouvert en septembre Les infrastructures locales jouent un rôle important dans le choix des sites. Ainsi, la ville d Aalborg a été retenue pour sa proximité avec un port bordé de quais permettant de décharger les pales, dont certaines mesurent plus de 50 m de long. «Notre défi consiste à garantir que toutes nos pales de rotor, qui pèsent parfois jusqu à 16 tonnes, sont fabriquées avec une telle précision qu elles fonctionneront parfaitement pendant 20 ans sans nécessiter aucune modification ni aucun ajustement.» Pour ce faire, les pales doivent présenter, en dépit de leurs dimensions extraordinaires, une forme aérodynamique optimale et une robustesse à toute épreuve. En effet, nombre d entre elles sont Des pales sont en cours de fabrication dans d immenses moules (1 et 2) tandis que d autres attendent d être livrées (ci-contre et 3). destinées à des parcs éoliens offshore, des sites où les coûts de réparation et de remplacement sont considérables. «Pour le fabricant, effectuer une réparation en haute mer coûte environ 10 fois plus cher que sur une installation côtière», précise Claus Burchardt. «Un vent soufflant à 10 m/s équivaut à une force de 100 tonnes exercée chaque seconde sur le rotor. La pale doit donc être particulièrement résistante!» Ces exigences de qualité strictes ont conduit de nombreux fabricants à abandonner leurs activités offshore. Entre-temps, Siemens est devenu non seulement le plus expérimenté, mais aussi le premier des fournisseurs de turbines éoliennes offshore Pictures of the Future Hiver 2008 Pictures of the Future Hiver

13 Matériaux pour l environnement Turbines éoliennes Cuisson des pales. Dans le hall de production de 250 m de long du site d Aalborg, de gigantesques moules en forme de pale sont posés sur le sol ou suspendus au plafond. Pas la moindre odeur de produit chimique, et les ouvriers ne portent pas de vêtements de protection «Il y a quelques années, nous avons développé un procédé permettant de fabriquer les pales d une seule pièce», explique Claus Burchardt. «Grâce à cette méthode intégrale, dite «one-shot», nous pouvons nous passer de matières adhésives. Ainsi, le personnel n est pas exposé à des vapeurs toxiques. De plus, aucun composant individuel ne vient encombrer le hall. Nous obtenons une pale de rotor moulée en une fois, par conséquent sans jointure, ce qui la rend bien plus résistante que les autres». À l autre extrémité du hall de production, Claus Burchardt s arrête au niveau d un des moules. Un ouvrier est en train de le garnir d une sorte de textile blanc ayant à la fois l apparence d une moquette finement tissée et la texture du plastique. «C est de la fibre de verre. Une fois injectée avec de la résine époxy, elle se transforme en un composite plastique renforcé de fibres. Contrairement aux produits de nos concurrents, nos pales de rotor ne contiennent pas de polychlorure de vinyle (PVC), source de dioxines. Cela signifie qu à l issue de leurs 20 années d exploitation, leur élimination ne pose aucun problème car elles sont essentiellement composées de fibre de verre recyclable.» Comment un morceau de tissu peut-il conférer une telle robustesse à une pale de rotor? «Le moule est d abord tapissé de plusieurs couches de fibre de verre. En fait, il faut 7 tonnes de fibre de verre pour faire une pale de 45 m, et 12 tonnes pour une pale de 52 m. Pour rigidifier l ensemble, on insère une couche de bois entre les couches de fibre», dévoile Claus Burchardt. «On prépare de même l autre côté de la pale, puis on joint les deux parties. Mais au lieu de les fixer à l aide d un adhésif, on remplit l intérieur de sacs d air, puis on injecte plusieurs tonnes de résine époxy liquide. Cette dernière s insinue de façon homogène entre les sacs et la fibre de verre, faisant adhérer les deux côtés de la pale. Enfin, on cuit la pièce pendant 8 h à 70 C». Pendant ce temps, un moule a été descendu du plafond. C est seulement maintenant que la forme bombée de l énorme pièce se dévoile entièrement. Le moule fermé agit comme un moule à gâteau avec four intégré. On le chauffe une fois la résine époxy injectée, et la pale se solidifie en cuisant. À l intérieur, les sacs, qui résistent à la chaleur, empêchent la pale de s affaisser. «Grâce à cette méthode, 48 heures suffisent à produire une pale complète, soit une journée pour disposer les couches de fibre de verre, et une autre pour Selon un procédé breveté, les pales d éolienne sont moulées et cuites d une seule pièce. l injection de la résine et la cuisson», indique fièrement Claus Burchardt. «Ensuite, la pale est ajustée et peinte en blanc. Ce procédé est un savant mélange de haute technologie et d artisanat.» Lorsqu elles sont prêtes, les pales de rotor sont livrées aux clients par camion ou par bateau. De bonnes vibrations. Avant livraison, quelques exemplaires sont soumis à une série d essais statiques et dynamiques. D abord, ils subissent 1,3 fois la charge d exploitation maximale. Afin de simuler la fatigue du matériau après 20 ans de service, ils sont ensuite placés sur un banc d essai spécial qui les fait vibrer près de 2 millions de fois. Enfin, un essai Avant l installation des turbines en mer (en bas), Henrik Stiesdal (à droite) s assure que tout est parfait, de l assemblage (au centre) à l essai de fatigue final (à gauche). statique mesure à nouveau leur endurance. À Brande, ville de habitants située à 150 km au sud d Aalborg, collaborateurs de Siemens fabriquent l élément clé de toute centrale éolienne : la nacelle. Au cours d une sortie dans la campagne danoise, jalonnée de champs, de fermes et d éoliennes - le pays en compte quelque , je demande pourquoi les principaux fabricants de centrales éoliennes sont implantés au Danemark. «Il y a des raisons historiques à cela», répond Henrik Stiesdal, Directeur technologique du site Siemens de Brande. «Tout a commencé avec la crise pétrolière de Cherchant à réduire sa dépendance au pétrole, le Danemark a envisagé la possibilité de construire des centrales nucléaires. En réponse, de talentueux ingénieurs ont conçu les premières turbines éoliennes. Au milieu des années 1980, différents pays ont fait de l énergie éolienne une activité lucrative en instaurant des mesures d incitation fiscale. Seul pays à posséder le savoir-faire indispensable pour construire des systèmes parfaitement fonctionnels, le Danemark a connu un véritable essor. Et cela continue.» Malgré le beau temps - au sens danois du terme - Henrik Stiesdal se réjouit de devoir rester dans son confortable bureau. «Les premières éoliennes que nous avons construites au début des années 1980 affichaient une puissance de seulement 22 kilowatts. Depuis, la puissance a pratiquement doublé tous les 4 ans. Aujourd hui, nos centrales de 2,3 et 3,6 mégawatts offrent une puissance plus de 100 fois supérieure. Mais notre activité repose à près de 80 % sur les centrales de plus petite envergure. Du moins pour l instant.» Henrik Stiesdal désigne une grande carte d Europe. «Nous venons d achever l installation de la ferme éolienne de Burbo - notre premier parc offshore basé sur la nouvelle turbine de 3,6 mégawatts - située au large de Liverpool. Il aura suffi d un mois et demi pour réaliser ce projet. Avec une puissance totale de 90 mégawatts, le parc alimentera plus de foyers d ici la fin L an prochain verra un autre projet de 54 turbines, le plus vaste parc éolien offshore du monde, sur la côte Est de l Angleterre. Et en tant que seule entreprise capable de fournir des turbines de cette puissance, nous avons déjà reçu d autres commandes». L enthousiasme d Henrik Stiesdal se lit dans ses yeux. «Cette année, nous allons construire plusieurs centrales éoliennes, pour une puissance totale de mégawatts, qui produiront 4 milliards de kilowattheures par an, soit environ 12 % des besoins en électricité du Danemark. Au large de la côte Sud de Lolland, notre parc éolien offshore de Nysted (165 MW) génère assez d électricité pour approvisionner ma ville de résidence, Odense, et ses habitants - foyers, industries et éclairage public confondus», expose-t-il avant d entrer dans l immense hall de production des turbines. Des géants de 500 tonnes. D imposantes nacelles métalliques, contenant chacune une machine de 2,3 mégawatts, sont alignées. Nous nous approchons de l une de ces structures arrondies : les panneaux supérieurs sont relevés, offrant une vue sur l intérieur. «Nous sommes à l avant de l arbre de transmission. C est à cet endroit que le rotor et ses trois pales seront montés. S agissant d une turbine offshore, cette opération aura lieu en pleine mer. Les mâts, eux, sont assemblés à terre. Un bateau équipé d une grue, spécialement conçu pour ce travail, achemine les mâts, les nacelles et les pales de rotor jusqu au site offshore. L installation d une turbine de 500 tonnes prend moins d une demi-journée. Lorsque le Les premières turbines éoliennes affichaient une puissance de 22 kilowatts fois moins qu aujourd hui. rotor commence à tourner, son mouvement est transmis par l arbre au multiplicateur, lequel transfère le couple - variable en fonction de la force du vent - au générateur, qui produit alors de l électricité.» Henrik Stiesdal souligne qu un équipement de cette ampleur ne se limite pas à un ensemble de pièces mécaniques. «Aujourd hui, une turbine de 2,3 mégawatts comme celle-ci fait largement appel à l électronique et comprend de nombreux systèmes de processeurs. Le fonctionnement d une éolienne, à première vue simple à comprendre, est bien plus complexe qu il n y paraît.» Ceci est d autant plus vrai lorsque l on considère la plus puissante de toutes : la turbine de 3,6 MW. En chemin vers la salle qui accueille ce mastodonte, nous traversons l aire d entreposage. Tous les composants des turbines éoliennes sont soigneusement empilés, attendant d être montés. Sur la gauche, les nez en acier, qui viendront couvrir les moyeux, au centre, les nacelles et, sur la droite, les gigantesques moyeux de rotor, pesant chacun autour de 35 tonnes. Les pales produites à Aalborg sont livrées directement sur le site d implantation. Les différents éléments des mâts, qui peuvent atteindre 120 m de haut, proviennent de fournisseurs externes - du Danemark, d Allemagne, des États-Unis ou de Corée, selon la destination du parc éolien. La voici enfin : la nacelle blanche de la turbine de 3,6 mégawatts! Elle présente une forme angulaire, qui la distingue des modèles inférieurs. Elle est également plus imposante, avec ses 13 m de long, ses 4 m de large et ses 4 m de haut. On accède aux «entrailles» de la turbine par une échelle. Les différents éléments sont répartis sur deux étages. «Tout est plus grand dans cette turbine», commente Henrik Stiesdal non sans euphémisme. «Mais nous travaillons déjà sur des systèmes encore plus impressionnants. Sous peu, les pales de nos turbines éoliennes pourraient bien dépasser les 60 mètres» Premier parc d éoliennes nouvelle génération en France Le parc éolien français a franchi au 1 er juin 2007 le cap des 2000 MW installés et les conditions semblent donc réunies pour que cette énergie prospère. Objectif affiché : une puissance installée de MW en Siemens Power Generation va équiper de 11 éoliennes un nouveau parc en France pour Eolfi, un producteur d énergie verte qui acquiert, développe, finance, construit et exploite des parcs éoliens en Europe. L installation débutera en juin 2008 près de Longuyon en Lorraine. Ce sera le premier parc français d éoliennes nouvelle génération d une puissance de 2,3 MW chacune contre 1,3 MW auparavant, équipées d un rotor de 93 m contre 62 m, et fonctionnant en vitesse variable grâce à un convertisseur de fréquence. 96 éoliennes de première génération installées par Siemens épousent déjà les vents du Languedoc- Roussillon et de Bretagne. Siemens France a pour objectif d installer 200 machines d ici à 2010 pour une puissance totale supérieure à 300 MW et le Groupe vise l une des trois premières places mondiales. Sebastian Webel 22 Pictures of the Future Hiver 2008 Pictures of the Future Hiver

14 Matériaux pour l environnement Optimiser les aubes de turbine Le revêtement de 300 micromètres prolonge la durée de vie des aubes de turbine, dont celles de la plus grande turbine à gaz du monde (ci-contre, photo de droite). mécaniques du revêtement protecteur et empêche l aluminium de pénétrer dans le matériau sous-jacent, évitant ainsi qu il ne s oxyde. Grâce à ce revêtement d une épaisseur de seulement 300 micromètres, l alliage à base de nickel des aubes peut endurer plus de heures de service à des températures maximales (contre 4000 heures sans revêtement), soit davantage que les exigences minimales des exploitants de centrales. Le revêtement de Werner Stamm joue également le rôle d agent adhésif pour les couches d isolation thermique en céramique. Pour une température des gaz d environ 1500 C, ce système composite agent adhésif/céramique allié à un dispositif de refroidissement qui propulse de l air sur les aubes via d étroites buses abaisse la température de surface du métal de 1200 à 950 C dans la première rangée d aubes. Les revêtements les plus récents peuvent même isoler thermiquement les surfaces céramiques dont la température atteint 1350 C. Toujours plus chaud Grâce aux nouveaux matériaux, les aubes des turbines à gaz et à vapeur sont plus résistantes à la chaleur et à la corrosion, ce qui a pour effet d accroître le rendement, de réduire la consommation de carburant et de limiter la pollution. E n cuisine, un peu de sel et quelques épices transforment un plat fade en un mets goûteux. Mais réussir à les doser et à les marier demande une certaine expérience. Werner Stamm «grand chef» du service de recherche sur les matériaux de Siemens Power Generation (PG), à Mülheim an der Ruhr, en Allemagne le sait bien. Il n a de cesse d élaborer de nouvelles «recettes», pour lesquelles il n a jamais reçu de 24 Pictures of the Future Hiver 2008 prix culinaires, mais pas moins de 52 brevets et le titre d «Inventeur de l année 2006». En fait, ses recettes sont destinées à rendre les aubes des turbines à gaz plus résistantes à la chaleur et à la corrosion. La cuisine de Werner Stamm s est récemment enrichie d un nouvel «ingrédient» : le rhénium, un métal rare qui se caractérise par un point de fusion très élevé et une haute densité. Ajouter 1 à 2 % de rhénium à un revêtement composé de cobalt, nickel, chrome, aluminium et yttrium (MCrAlY) confère au mélange des propriétés hors du commun. À des températures élevées, la surface du mélange MCrAlY se couvre d une couche d oxyde d aluminium qui protège les aubes de la turbine de l oxygène contenu dans les gaz de combustion. Le rhénium améliore les propriétés Des dixièmes de pourcent très convoités. Malgré cela, Werner Stamm et ses collègues ne sont pas satisfaits. En effet, si l augmentation de la température se traduit par une amélioration du rendement du système (c est-à-dire de la part d énergie utile issue de la combustion), du fait de la hausse des prix des matières premières, les concepteurs et exploitants de centrales luttent âprement pour gagner ne seraitce que quelques dixièmes de pourcent. Ce sont ces raisons qui ont motivé le développement de la turbine à gaz la plus moderne et la plus puissante (340 mégawatts) du monde, fournie par Siemens à l Allemand E.ON, en 2007, pour sa centrale d Irsching. L utilisation combinée de la centrale géante et d une turbine à vapeur est prévue pour 2011 le rendement de ce système devrait battre l actuel record de 60 %. «Nous entrons dans un tout nouveau domaine technologique. Et nous espérons vivement que cette efficacité accrue conduira à une baisse des coûts de production d énergie», commente Johannes Teyssen, directeur d exploitation d E.ON AG, à Düsseldorf. Les premières turbines Siemens à Pont-sur-Sambre Siemens a livré en ce début d année 2008 ses turbines pour la centrale Poweo de Pont-sur-Sambre dans le Nord (59). L ensemble des gros équipements (turbine à gaz, transformateur, turbine à vapeur et alternateur) se trouvant maintenant sur site, la centrale devrait entrer en activité en janvier Ce projet est la première centrale à cycle combiné 100 % gaz naturel en France pour Siemens. Fin 2005, Poweo décide de développer ses propres Livraison des turbines à Pont-sur-Sambre. capacités de production en élargissant son offre au gaz et sélectionne Siemens France. Le partenariat industriel entre Poweo et Siemens porte sur trois aspects : la livraison clés en main, la maintenance étendue sur six ans de la centrale électrique comprenant un cycle combiné à gaz «Single Shaft» de 412 MW avec le couplage d une turbine à gaz de la gamme SGT5-4000F et d une turbine à vapeur SST5-3000, et enfin l intention d une prise de participation par Siemens Project Ventures. L air de refroidissement des aubes, qui circule dans la turbine, nuit au rendement du système. Réduire la quantité d air pourrait donc représenter un moyen de gagner en efficacité, mais cela entraînerait une élévation de la température dans la première rangée d aubes de plus de 100 C une chaleur excessive pour les matériaux actuels. La turbine à gaz d Irsching est déjà équipée d un système de refroidissement optimal, grâce au revêtement protecteur MCrAlY. Toutefois, tant qu elle n aura pas fonctionné en conditions réelles durant plusieurs années, sa résistance ne pourra pas être déterminée avec exactitude. L immense potentiel des revêtements réfractaires et calorifuges reste encore inexploité. Par exemple, si les chercheurs étaient en mesure d augmenter la température de surface de la céramique et de réduire la formation d oxydes sur la couche MCrAlY, le système offrirait un rendement et une durée de vie nettement supérieurs. En fait, ce type de céramique n est qu une étape intermédiaire qui préfigure des céramiques ne nécessitant aucun refroidissement. Pourtant, selon Werner Stamm, la route est encore longue : «Peut-être d ici 15 ans Mais c est ce que l on disait déjà il y a 15 ans». L acquisition de Westinghouse par Siemens a donné un nouvel élan au développement des céramiques. Les ingénieurs essaient à présent d augmenter les températures et par là même le rendement en utilisant la céramique oxydée. D autres entreprises du secteur optent, quant à elles, pour un matériau de base en carbure de silicium, dont la structure et les propriétés s apparentent à celles du diamant. Cette céramique à haute résistance présente néanmoins un inconvénient de taille : elle s oxyde au contact de l oxygène à des températures élevées. Or, l oxygène est omniprésent dans une turbine à gaz. Les chercheurs Siemens travaillent donc au développement d une céramique oxydée, c est-à-dire déjà modifiée par réaction avec l oxygène. La rigidité moindre de ce matériau ne pose pas de problème, le critère le plus important étant son coefficient de dilatation thermique, supérieur à celui du carbure de silicium. Quoi qu il en soit, la céramique reste fragile et les aubes doivent être consolidées pour supporter le minimum de heures de service exigé par les clients. Ulrich Bast, de Siemens Corporate Technology, à Munich, et ses collègues d Orlando, en Floride, s y emploient : ils développent et testent une céramique renforcée de fibres. «Les fibres subissent les contraintes et préservent la céramique, même si des fissures se sont déjà formées par endroits», explique Ulrich Bast. La combinaison de deux Pictures of the Future Hiver

15 Matériaux pour l environnement Optimiser les aubes de turbine matériaux fragiles une matrice céramique et des fibres se traduit par une tolérance élevée aux contraintes et aux dommages. La chaîne comporte toutefois un maillon faible : les fibres oxydées (en oxyde d aluminium et de silicium) qui, bien qu elles ne réagissent plus avec l oxygène, ne résistent pas à des températures dépassant 1200 C. La céramique seule supporte 1700 C. Utilisée dans certains composants des turbines à gaz, elle ne requiert donc pas de refroidissement. En revanche, les composites à base de fibres doivent être protégés de la chaleur extrême des gaz de combustion par un épais isolant en céramique. Des tests effectués sur un segment d anneau en céramique renforcée de fibres ont donné des résultats très prometteurs. Une roue à aubes surdimensionnée. Jörn Bettentrup, responsable des projets de développement chez Siemens PG, conçoit de nouvelles aubes pour le dernier étage des tur- Siemens remporte un nouveau projet avec Endesa France en Lorraine Siemens construira pour Endesa France les futurs groupes gaz implantés sur le site de la centrale Émile Huchet à Saint-Avold (Moselle). Il s agit de deux unités à cycle combiné au gaz naturel d une puissance globale de 860 MW et à haut rendement d environ 57 %. Ce sont les premières unités de ce type qu'endesa France construira dans l Hexagone. Elles permettront une augmentation de 30% de la capacité installée de l'entreprise. Aboutissement de 3 ans de démarche, ce chantier d envergure devrait durer plus de 2 ans et réunir en phase de pointe près de 800 personnes. La mise en exploitation de ces unités prévue en 2010 devrait contribuer à pérenniser le site de production d Emile Huchet au-delà de La production annuelle d énergie attendue correspond à la consommation électrique de plus d un million de foyers. La signature du contrat porte principalement sur la fourniture clé en mains des deux cycles combinés utilisant la technologie «single shaft» (2 turbines et un alternateur implantés sur un seul et même arbre). Ce principe permet de réduire les délais de construction. Les chaudières de récupération seront fournies par la société CMI, spécialisée dans ce type d équipement. Le lancement de ce projet constitue la première étape de la réalisation du plan industriel d Endesa France, qui prévoit la mise en service à l horizon 2010/2011 de 3000 MW de nouvelles capacités de production alimentées au gaz. La centrale d Emile Huchet représente le 2ème plus grand projet de construction de nouvelles capacités électriques en France après l EPR d EDF de Flamanville et le plus grand projet de construction en cycle combiné gaz. Cette technologie permet d obtenir des rendements proches de 60 %, contre environ 45 % pour une centrale thermique classique de dernière génération. Le principe du cycle combiné est la récupération de chaleur : les gaz d échappement de la turbine sont récupérés dans une chaudière pour générer de la vapeur qui entraîne ensuite une turbine à vapeur couplée comme la turbine à gaz à l alternateur. Ce système à deux turbines, avec récupération de la chaleur, permet donc une augmentation significative de rendement. Bien qu utilisant une énergie fossile, cette technologie est intéressante en termes de performances et de coût. De plus, comparée à la combustion du charbon, celle du gaz naturel engendre des émissions atmosphériques fortement réduites : réduction de 85 % des oxydes d azote et de 65 % de gaz carbonique Éclairage bines à vapeur basse pression, généralement associées à des turbines moyenne et haute pression. La vapeur se détend progressivement dans les trois turbines, puis sa température et sa pression diminuent pour atteindre, respectivement, 30 C et 45 millibars. La détente entraînant une augmentation du volume du flux, la dernière roue à aubes doit être la plus large de toutes. La surface de flux de la plus imposante roue à aubes de dernier étage créée par Siemens est de 12,5 m2. Jörn Bettentrup et son équipe cherchent à présent à construire une turbine à vapeur dotée d une roue à aubes de 16 m2 un record également destinée à la centrale d E.ON située à Irsching. Les clients sont intéressés par cette roue géante pour la simple raison qu elle peut remplacer deux aubages de 8 m2, ce qui permet de réduire l encombrement, le nombre de paliers et les tuyauteries, et de réaliser ainsi d importantes économies. Toutefois, les développeurs font face à un défi majeur : les forces centrifuges associées imposent d énormes contraintes aux aubes. À 3000 tours par minute, une force de plusieurs centaines de tonnes s exerce sur leurs talons et sur les gorges qui les joignent au rotor. Les ingénieurs doivent donc recourir à un matériau très rigide, mais également léger, de manière à réduire la force centrifuge. Ils ont opté pour le titane, un métal un peu plus résistant et environ deux fois moins lourd que l acier classique des turbines. Si le titane présente une bonne résistance à l érosion, sa capacité à amortir les vibrations est, en revanche, légèrement inférieure à celle de l acier, d où les accouplements et les éléments de support spécifiques qui équipent les aubes en titane. La plupart des constructeurs proposent désormais des aubes en titane pour le dernier étage de leurs turbines basse pression. Mais aucun n a osé voir aussi grand que Siemens. Il reste à réaliser les essais et les expérimentations qui permettront de surmonter les difficultés techniques avant la validation de la conception. Cependant, tous les paramètres d exploitation ont déjà été testés pendant près de 2 ans sur une petite turbine d essai. L équipe de développement doit maintenant s attacher à optimiser la conception des aubes en titane, plus compliquées et donc plus chères à produire que les aubes en acier. Et la facture s allonge du fait des prix élevés et de plus en plus volatiles des matières premières. Malgré cela, selon les calculs de Jörn Bettentrup : «Les clients en sortiront largement gagnants». L électroluminescence sous les feux de la rampe Avec les LED blanches, les concepteurs d Osram atteindront bientôt leurs objectifs de réduction de la consommation d énergie, d élimination des matériaux nocifs et d optimisation de la durée de vie. E lles sont minuscules. Et pourtant, les diodes électroluminescentes (LED) contribuent considérablement à la protection de l environnement. Une LED blanche consomme en effet cinq fois moins d énergie qu une ampoule à incandescence classique et dure 50 fois plus longtemps. Et, contrairement à une ampoule à économie d énergie standard, elle ne contient pas de mercure. D une luminosité de 1000 lumens supérieure à celle d une ampoule halogène de 50 watts Ostar Lighting, constituée de 6 puces LED d un millimètre carré chacune, est la vedette de sa catégorie. Son rendement lumineux de 70 lumens par watt relègue dans l ombre l ampoule à incandescence, qui n affiche que 15 lm/w. «Avec Ostar, nous avons réussi à générer une surface d éclairage exceptionnelle», se réjouit Steffen Köhler, responsable du projet chez Osram Opto Semiconductors à Rattisbonne, en Allemagne. Les LED destinées à l éclairage général se doivent d être suffisamment imposantes pour fournir une grande quantité de lumière. Plus facile à dire qu à faire! Les LED sont une combinaison de cristaux semi-conducteurs, dopés par des atomes introduits dans le réseau cristallin pur et présentant une structure atomique régulière. Or, plus les cristaux sont grands, plus le risque d irrégularités et d impuretés augmente. Et plus ces impuretés sont nombreuses, moins la conversion d électricité en lumière est efficace. Steffen Köhler est persuadé qu il est possible d augmenter la dimension et le rendement des puces. «L objectif des 2000 lumens reste parfaitement réaliste», soutient-il. Des ampoules sans mercure. Les phares au xénon contiennent peu de mercure qui se transforme en gaz sous l effet de la chaleur. De taille importante, les atomes de mercure sont facilement percutés par les électrons dans le plasma de ces lampes à décharge. La lumière émise étant assez proche du spectre visible, la transformation en lumière blanche réduit les pertes. Le mercure fait également office de tampon chimique et thermique : il prévient et zéro émission d oxydes de soufre. Pose de la 1re pierre, le 28 novembre 2007, Les performances des LED sont également conditionnées par les couches de matières colorantes jaune et rouge-orange appliquées sur la source lumineuse afin de transformer la lumière bleue en lumière blanche. L équipe de Martin Zachau, chercheur chez Osram et spécialisé dans ce domaine, utilise des granulés de phosphore pour contrôler les propriétés de dispersion des particules, afin de modifier la lumière émise. Le rendement est optimisé grâce à la composition chimique. Un revêtement protecteur renforce, en outre, la stabilité du phosphore. Mais les LED ne reproduisent pas encore les couleurs naturelles, car, contrairement au soleil ou aux ampoules à incandescence, elles n émettent que des rayonnements bleus et jaunes. L équipe étudie donc un système capable de transformer une partie de la lumière bleue en jaune, mais aussi en vert et en rouge. «Le spectre de la LED serait ainsi complet, et le rendu colorimétrique parfait», explique Martin Zachau. Pour accélérer les développements, Ute Liepold, de Siemens Corporate Technology, à Munich, prône la chimie combinatoire. Elle utilise une plaque de métal perforée pouvant accueillir 96 creusets miniatures remplis de mélanges de poudres, qui produisent de nouveaux phosphores après leur passage au four. Un manipulateur commandé par PC est ensuite utilisé pour les peser et les placer sur un porte-échantillon. Cette méthode permet d obtenir des centaines d échantillons par jour, afin de tester rapidement un maximum de compositions. «Mais organiser et analyser toutes les données reste un casse-tête», précise Ute Liepold. Bernd Müller sur le site de la centrale d Emile Huchet. l oxydation et favorise la dissipation de la chaleur. Néanmoins, c est une substance toxique et polluante. Son utilisation étant restreinte par un règlement de l UE dans le secteur automobile, les chercheurs étudient des alternatives. Il y a un an, Osram lançait la lampe à décharge Xenarc sans mercure, utilisant de l iodure de zinc un gaz inoffensif. «Le développement de ce produit n a pas été aisé», confie Christian Wittig, directeur marketing des systèmes Xenarc. «Il nous a fallu adapter l ensemble de l environnement électronique et optique à cette technologie.» Les fortes intensités des lampes au xénon multiplient les contraintes des composants. Ainsi, Osram a utilisé des électrodes et du verre quartz plus épais. «La production est plus complexe, mais il s agit d une avancée importante pour l environnement», affirme Christian Wittig. Ces lampes sont déjà utilisées par les constructeurs automobiles, dont Audi, Ford et Toyota. Un avenir brillant. Les lampes fluocompactes d Osram contiennent du mercure, mais en quantités inférieures à trois milligrammes. «Il est pratiquement impossible de s en passer totalement», explique Ralf Criens, expert environnement chez Osram. «Le mercure est fixé à l aide de poudre de fer, ce qui permet un dosage très précis.» Plus la durée de vie d une lampe est longue, moins les remplacements seront fréquents et plus la quantité de mercure utilisée sera faible. Osram a ainsi développé la lampe fluocompacte Dulux EL LongLife, viable heures. «Cette caractéristique est un facteur essentiel dans le développement de nouveaux produits, mais nous devons également penser en termes de systèmes», précise Ralf Criens. Il prédit un avenir prometteur aux LED blanches, pouvant éclairer heures une innovation qui devrait bientôt s adapter aux éclairages de sol, lampes à poser et autres applications aussi performantes qu écologiques, à des prix compétitifs. Andrea Hoferichter La LED blanche Ostar, d une luminosité supérieure à celle d une ampoule halogène de 50 watts. 26 Pictures of the Future Hiver 2008 Pictures of the Future Hiver

16 Solutions de communication de demain Scénario 2015 Panorama 31 Bienvenue dans la maison intelligente Alors que l'essor des connexions haut débit favorise la mise en réseau, les solutions Siemens décuplent le confort et la sécurité. 34 Énergie en réseau Les toutes dernières technologies utilisent un réseau de capteurs qui surveillent en permanence les conditions d exploitation. 36 Des données médicales toujours disponibles Grâce à la mise en réseau des systèmes de communication dans le domaine de la santé, les patients bénéficient de soins à la fois moins onéreux et de meilleure qualité. 38 Siemens contre-attaque Les experts de Corporate Technology s immiscent dans les systèmes informatiques dans le cadre de tests visant à améliorer leur sécurité Julien, concepteur de jeux vidéo, prépare le dîner dans sa maison en réseau. La cuisine sait de quels ingrédients il dispose et lui suggère des recettes. Un large écran interactif connecté à Internet permet à Julien de «chatter» avec des amis et de commander de quoi concocter un plat exotique. Et grâce à sa connexion par fibre optique, il peut également travailler depuis chez lui. Un conseil piquant u est-ce qui te ferait plaisir pour dîner?» «Q demande Julien à sa femme avant de lui envoyer un baiser. «Ne me distrais pas, je conduis!» répond Catherine en lui faisant un Munich, Julien doit improviser un dîner car sa femme va rentrer avec une invitée de dernière minute. Seule sa communauté de cuisiniers peut le sauver. clin d œil. «Je n ai pas très faim, prépare ce que tu veux. Je suis en route. D après mon navigateur, je serai là dans 20 minutes». «Tu veux regarder un film après manger?» «Bonne idée! Tu peux utiliser l abonnement au nouveau service de location. Tu sais? Celui qui propose automatiquement des films susceptibles de nous plaire Choisis une comédie romantique, d accord? À tout de suite, je t aime!» Le visage de Julien disparaît de l affichage du pare-brise de Catherine, remplacé par les données du système de navigation et les instructions de conduite. Catherine est médecin. Elle a monté un cabinet-conseil spécialisé dans la mise en réseau de bases de données relatives à la santé. Sa clientèle s étend des grandes cliniques aux petits centres médicaux. Depuis ses études de médecine, il y a 20 ans, la profession a radicalement changé. Aujourd hui, la santé est un secteur qui compte moins de 28 Pictures of the Future Hiver 2008 Pictures of the Future Hiver

17 Solutions de communication de demain Scénario 2015 médecins que de biotechnologues, informaticiens et développeurs logiciels. Cela semble compliqué, mais grâce au diagnostic et au traitement intégrés, les choses sont beaucoup plus simples qu auparavant. Les informations sur le patient, ses antécédents médicaux et, plus important, des cas similaires rendus anonymes, sont désormais accessibles à toutes les personnes concernées, ce qui facilite la tâche des médecins. Ces derniers peuvent établir les diagnostics plus rapidement, notamment à l aide de bases de données génétiques et protéiques, et choisir le traitement le mieux adapté au patient. Catherine aide les établissements de santé à intégrer les technologies de l information dans leurs processus de travail quotidiens. Aujourd hui, elle a mis à jour les logiciels d une clinique privée pour patients cardiaques. Son mari, Julien, a fait de sa passion son métier : il crée des scénarios pour RealNetGames, l un des plus grands éditeurs de jeux en ligne. Travaillant chez lui, il utilise une connexion par fibre optique de 10 gigabits grâce à laquelle il peut dessiner les univers 3D du jeu de rôle «Fellows of Glendalough» sur quatre écrans géants. Avec ses collègues, il conçoit actuellement un nouveau niveau, que les 250 millions de membres de la communauté des jeux fantasy découvriront d ici deux mois. Baptisé «The Descent», ce niveau entraînera les joueurs dans un dédale de grottes, où ils rencontreront d étranges créatures à première vue hostiles, qui s avéreront être les habitants très évolués d un monde parallèle souterrain. Afin que son scénario soit aussi réaliste que possible, Julien a passé beaucoup de temps ces dernières semaines à discuter avec des spéléologues via diverses communautés Web 2.0. Tous leurs postes de travail étant en réseau, Julien et ses collaborateurs échangent aisément leurs idées sur le projet et sont toujours informés des dernières modifications. Et comme le système est doté d une mémoire, des éléments de travaux précédents peuvent être réemployés. En ce moment, Julien «construit» une ville sur les berges d une rivière souterraine. Mais pour l heure, il doit préparer le dîner. Avant cela, il a sélectionné un film parmi les suggestions du service Web et l a commandé via la vidéo à la demande. «Quand Harry rencontre Sally 2» - déjà un classique et l un des films préférés de sa femme. «Ces bases de données interactives sont fascinantes», songe-t-il. «Elles établissent des profils précis rien qu en se basant sur notre utilisation des médias. Catherine aimerait chacun des films de la liste!» Son fils, Max, a terminé ses devoirs et est absorbé par son jeu de science-fiction favori. Il gesticule pour échapper à des adversaires imaginaires. Julien consulte les idées de plats proposées par sa cuisine intelligente en fonction des ingrédients que contient le réfrigérateur. Il opte pour les spaghettis carbonara : il reste encore cinq œufs, et la prochaine livraison de produits laitiers biologiques est prévue dans deux jours. Une sonnerie l interrompt dans le hachage des oignons. Le visage de sa femme apparaît à l écran. «Désolée Julien, il y a du changement pour ce soir. Une clinique vient de m appeler : leur base de données patient fait des siennes. C est probablement un problème de serveur sans rapport avec mes logiciels, mais je ne peux voir ça qu avec ma collègue Cynthia. Je suis au niveau d un point d accès sans fil haut débit, donc la connexion réseau de voiture à voiture est bonne. Mais ça va prendre du temps car on va devoir vérifier tous les fichiers journaux. J ai invité Cynthia à venir dîner après, pour la remercier de son aide. Tu pourrais mijoter un petit plat spécial? Cynthia me rappelle, on va se mettre au travail Salut chéri!» Un peu contrarié, Julien éteint le feu sous la casserole d eau et se connecte au site de son club de cuisine. L écran lui annonce que 247 membres sont en ligne. L un d eux aura sûrement une bonne idée. Il sélectionne ses ingrédients dans une fenêtre du site, puis lance l application de messagerie. Les premières réponses ne tardent pas, dont celle de Rob, un Anglais que Julien a connu via un cours de cuisine en ligne dispensé par l école de Ferran Adrià, le célèbre chef espagnol. D un clic de souris, il établit une liaison vidéo avec Rob dans une autre fenêtre et lui expose la situation. «J ai l impression que tu n apprécies pas particulièrement Cynthia», constate Rob. «Je te recommande donc un poisson au curry en croûte de poivre, avec une sauce coco, des épinards et des pommes de terre vapeur. Je vais commander pour toi la pâte de curry et le lait de coco chez Bombay Kitchen. Ils ont des distributeurs en Allemagne : tu seras livré d ici 20 minutes». Julien remercie Rob et sort le poisson du congélateur Une heure plus tard, Cynthia, Catherine, Julien et Max sont attablés. «Ouah! Papa, tu t es vraiment surpassé» s exclame Max. «Il a raison, c est délicieux», renchérit Catherine. De son côté, Cynthia s évertue à gratter le poivre qui recouvre son poisson. Ses joues sont écarlates, et des gouttes de sueur perlent sur son front. «Oui, c est très bon», approuve-t-elle. «Merci encore pour cette invitation impromptue». Et Julien, souriant, de répondre : «Je vous en prie, vous êtes toujours la bienvenue» Norbert Aschenbrenner Le quotidien en réseau L essor des connexions haut débit favorise la mise en réseau des appareils domestiques, notamment des systèmes d infotainment. Les solutions Siemens décuplent le confort et la sécurité, à l heure où les nouvelles normes de communication simplifient l interconnexion sans fil des différents composants système. Bienvenue dans la maison intelligente Peter se connecte à Internet grâce à son téléphone sans fil, note le numéro d une société de livraison de pizza, puis passe sa commande. Sa femme, Sally, lui a envoyé une carte postale virtuelle sur le téléviseur afin de le prévenir qu elle ne tarderait pas à rentrer accompagnée de leurs deux enfants, Anne et David. À son arrivée, le livreur est reconnu par le système de sécurité de la maison, qui lui ouvre la porte avant même qu il n appuie sur la sonnette D un point de vue technique, ce scénario pourrait se concrétiser sous peu. Néanmoins, les systèmes de communication, de loisirs, de confort et de sécurité cohabitent rarement de manière aussi harmonieuse dans la réalité. «Nous en sommes encore aux systèmes individuels, coûteux à installer et complexes à modifier», expose Thomas Hauser, expert en gestion technique des bâtiments chez Siemens Building Technologies (SBT). Pour y remédier, SBT a lancé, en 2007, un système domotique complet : «Synco living». Une unité centrale munie d un écran permet aux particuliers de commander et de superviser l ensemble des fonctions. Dans chacune des pièces, des capteurs transmettent la température ambiante à l unité centrale, par ondes radio. Des régulateurs comparent alors ces données aux différents paramètres programmés et ajustent le chauffage en conséquence. Livraison de pizzas via Internet? La nouvelle norme CAT-iq permet les communications entre téléphones mobiles et Internet, ouvrant la voie aux futures applications de la maison en réseau. 30 Pictures of the Future Hiver 2008 Pictures of the Future Hiver

18 Solutions de communication de demain Maison en réseau Synco living se base sur KNX - une norme internationale ouverte de gestion technique des bâtiments. Thomas Hauser affirme que son principal atout est de «permettre de coupler le système de chauffage à des applications électriques et de sécurité». Tout le monde n a pas besoin de sécuriser son logement, mais les dispositifs de régulation du chauffage tendent, en revanche, à s imposer. Les coûts d installation de Synco living sont, de plus, très faibles, notamment grâce à l alimentation des composants par batterie et aux connexions sans fil. En outre, le système est compatible avec des appareils KNX d autres marques. Dans le domaine de l infotainment, on constate qu Internet s étend à des produits tels que les lecteurs MP3, les appareils photo numériques, les téléphones mobiles, les consoles de jeu et les téléviseurs. D après Fujitsu Siemens Computers (FSC), les foyers en réseau auront besoin de puissantes unités de stockage de données capables de gérer les photos et les vidéos, ainsi que le contenu Web et TV, auxquels les utilisateurs pourront accéder via WLAN et Internet. FSC propose déjà un serveur domestique extensible, doté d un disque dur de 500 Go. «La télévision est notre priorité», explique Björn Fehrm, responsable Digital Home de FSC, qui souligne, à cet égard, l importance des systèmes d enregistrement sur disque dur. Quant au système «Follow Me TV», il permet à l utilisateur de continuer à suivre une émission sur son ordinateur portable, connecté via WLAN et le protocole Universal Plug-and-Play (UPnP), s il souhaite s installer au jardin, par exemple. Les opérateurs proposent désormais des contenus TV via Internet (IPTV), bien que la navigation entre les chaînes nécessite des solutions spécifiques interagissant de manière très souple avec l infrastructure réseau et les décodeurs. «Nous avons introduit une plate-forme IPTV dès Aujourd hui, quatre opérateurs en Europe et plus de 80 aux États-Unis l utilisent pour la diffusion haut débit», indique Udo Biro, responsable produits IPTV chez Nokia Siemens Networks (NSN). Des centaines de milliers de personnes peuvent ainsi regarder plus de cent chaînes en haute-définition, télécharger des vidéos ou enregistrer des programmes. «Dans un avenir proche, nous assisterons également à la convergence des solutions IPTV et des réseaux de radiocommunication mobile», affirme Udo Biro. Un utilisateur pourra alors prendre une photo avec son téléphone mobile et l envoyer sur un portail Web afin que l un de ses amis puisse la télécharger sur son téléviseur. Sur la voie de la domotique sans fil Le système «Synco living» de Siemens Building Technologies peut s installer dans une habitation existante et superviser 12 pièces. Des programmes personnalisés. Lydia Aldejohann, responsable innovations chez Nokia Siemens Networks, est persuadée que la télévision du futur offrira de nombreux services personnalisés. NSN propose déjà un bouquet de services appelé «Ivon» qui exploite les nouveaux décodeurs hybrides réceptionnant les programmes TV par câble, satellite ou canaux DVB-T et bénéficiant d une connexion DSL pour les fonctions interactives. «Nous avons développé pour Ivon un client logiciel intelligent qui crée des profils utilisateurs dynamiques», commente Lydia Aldejohann. Ces profils permettent au système d enregistrer et d analyser les préférences des utilisateurs afin que le décodeur puisse leur suggérer une sélection de programmes à partir d un guide électronique. De plus, Ivon enregistre automatiquement les émissions correspondant au profil utilisateur défini. Cette solution est actuellement testée par Connect TV, en Finlande. «Ivon pourrait être commercialisé dès 2008», ajoute Lydia Aldejohann. L élargissement d Internet à la téléphonie se poursuit. Avec la technologie CAT-iq (Cordless Advanced Technology-internet and quality) - qui succède à DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications) - les signaux radio sont transmis dans le monde entier, sur des bandes de fréquence libres, et ne sont pas affectés par les systèmes WLAN ou Bluetooth. «La téléphonie CAT-iq est d une telle qualité que vous avez l impression que votre interlocuteur est juste à côté de vous», affirme Erich Kamperschroer, président du Forum DECT et responsable technologies et innovations chez Siemens Home and Office Communication Devices (SHC). De plus, les batteries des appareils CAT-iq ont une autonomie supérieure à celle des téléphones WLAN, et leur portée en intérieur - 50 m - est également exceptionnelle. Les téléphones sans fil CAT-iq peuvent accéder directement à Internet et aux futurs réseaux exploitant Internet. «Des applications, telles que la numérotation directe à partir d un répertoire Internet, vont enfin voir le jour», se réjouit Erich Kamperschroer. Cette technologie va peut-être aussi populariser la radio par Internet car, selon lui, elle est actuellement la seule à garantir une qualité du signal uniforme. Elle pourrait également compléter le LAN et le WLAN sous forme de système domestique de distribution de données. Le WLAN montre en effet ses limites en haut débit, notamment, en cas de raccordement de plusieurs téléviseurs. SHC propose donc un système large bande utilisant des fibres optiques en plastique, destiné aux réseaux domestiques hautes performances. Pour le moment, ces câbles en polymère d une épaisseur de 1,5 mm peuvent transmettre les données à 50 m, à un débit constant de 100 Mbits/s. «Si nous réussissons à améliorer le traitement des signaux, le débit passera à 1 Gbit/s, et la portée à 100 m», précise Sebastian Randel de Siemens Corporate Technology (CT). Un prototype devrait être prêt pour la fin de l année. Joachim Walewski travaille actuellement chez CT, à Munich, sur une transmission optique sans fil des données. Contrairement aux fibres de polymère qui utilisent la lumière rouge, son système exploite la lumière blanche d une source LED, dont la modulation est trop rapide pour être perceptible par l œil humain. «Un plafonnier à LED doté d une connexion DSL peut ainsi à la fois éclairer et envoyer un signal vidéo au téléviseur. Nos débits sont cependant encore trop lents», précise Joachim Walewski. Il espère atteindre les 250 kbits/s, l objectif étant fixé à 100 Mbits/s d ici fin Mais dans notre scénario, Peter bénéficie déjà de débits élevés. Après avoir terminé leurs pizzas, Sally et lui visionnent un enregistrement du journal télévisé, pendant qu Anne regarde la télévision sur Internet, dans sa chambre - grâce à des câbles en polymère - et que David chatte avec ses amis, via sa webcam, et partage des vidéos. Nikola Wohllaib Disponibilité totale Le travail gagne en efficacité lorsque les collaborateurs peuvent être joints à tout moment, où qu ils se trouvent et quels que soient le réseau et le terminal qu ils utilisent. Pour optimiser les communications, Siemens a mis au point le système OpenScape. «OpenScape utilise le protocole SIP (Session Initiation Protocol) pour mettre en relation les différents réseaux, tels que le LAN d une entreprise, le réseau de radiocommunication mobile et le réseau de téléphonie fixe», explique Karl Klug, responsable innovations chez Siemens Enterprise Communications (SEN). Le protocole SIP transmet les communications vocales sur les réseaux IP, détermine l identité des appelants et achemine les appels vers le téléphone sur lequel le collaborateur est joignable. OpenScape est actuellement utilisé par de nombreux clients, dont Accenture et Telstra, leader australien de la fourniture de services de communication professionnels. IBM a récemment intégré des composants OpenScape spécifiques à sa solution de téléphonie Lotus. «Nous travaillons avec des interfaces ouvertes depuis 2006», commente Karl Klug. Le protocole SIP permet à des entreprises de toute taille de combiner la téléphonie Internet (Voix sur IP ou VoIP) avec les systèmes classiques et les réseaux de radiocommunication mobile, sans oublier les softphones. «Pour les sociétés de 20 employés maximum, nous proposons le système HiPath BizIP», précise Franz Kneissl, responsable produits. OpenScape ne requiert aucun central téléphonique, puisque chaque terminal assure les fonctions de commutation et se configure automatiquement grâce au protocole Peer-to-Peer. SEN a également développé la solution HiPath Mobile Connect, en collaboration avec Nokia. HiPath Mobile Connect combine VoIP, Voix sur WLAN et radiocommunications mobiles. Ce système peut reconnaître en tant qu extensions des téléphones mobiles Nokia spéciaux, qui fonctionnent sur le réseau GSM et sur le WLAN. Chaque collaborateur est ainsi joignable à un numéro unique et dispose d un seul système de messagerie vocale. Ces téléphones bi-mode offrent toutes les fonctionnalités d une ligne fixe : renvoi d appel, mise en attente, conférences téléphoniques, etc. Les appels peuvent être commutés du WLAN de l entreprise au réseau sans fil d un téléphone mobile sans la moindre interruption de communication. La solution HiPath Mobile Connect, déjà testée avec succès par 10 sociétés en Europe, est disponible depuis l été Pour garantir la continuité des communications, des services de messagerie vidéo, texte et tous types de messageries instantanées en ligne peuvent être intégrés. Fin 2007, OpenScape devrait également inclure une solution de visioconférence. «Nous avons conçu une solution de téléprésence économique pour le grand public», confirme Johann-Heinrich Schinke. Ces systèmes de visioconférence de nouvelle génération utilisent des caméras haute résolution et des écrans surdimensionnés afin de donner l impression que les différents participants à la réunion sont présents autour d une même table. Cette solution exploite des systèmes de communication SIP, tels que le HiPath 8000 qui peut aisément être intégré à l infrastructure informatique d une société et qui permet la convergence des services voix et données et des applications multimédias. Au cours de la visioconférence, les différents intervenants peuvent ainsi corriger des documents ou échanger des opinions via la messagerie instantanée. A terme, ce type de solution devrait offrir des applications pour le Web 2.0 (Internet interactif), telles que l indexation commune d images, de commentaires et de données géographiques (tagging). En réalité, SEN travaille déjà sur les interfaces et produits nécessaires à ces applications. 32 Pictures of the Future Hiver 2008 Pictures of the Future Hiver

19 Solutions de communication de demain Gestion des centrales Les centrales électriques prévoient et disposent de réserves suffisantes pour faire face à des consommations d électricité pouvant grimper en flèche. La gestion des charges de pointe requiert une préparation minutieuse. Les convoyeurs à courroie doivent acheminer une plus grande quantité de charbon afin que les chaudières génèrent davantage de vapeur, augmentant la quantité d électricité produite. L enchaînement de ces différentes actions exige souvent une précision extrême, car chaque seconde compte. Un système entièrement automatisé peut parfaitement mener cette tâche à bien. La transparence de l intégration et des communications est essentielle pour une centrale. Dans le secteur de l énergie, des millions d euros dépendent parfois de la rapidité d une décision. C est d ailleurs le cas pour la centrale de chauffage de Spittelau, à Vienne, qui alimente la ville à partir de l incinération de déchets. Elle est dotée d un système de communication sans fil qui permet de la piloter, ainsi que plusieurs autres installations, à partir d une salle de commande centrale. Siemens Power Generation (PG) est à l origine de l un des systèmes de conduite les plus sophistiqués du marché : SPPA-T3000. Ce système d automatisation de quatrième génération offre une vue d ensemble actualisée de l état d exploitation de la centrale. Intégré à un bloc de 1000 mégawatts, il peut superviser en permanence jusqu à entrées et sorties de process. «Si un dysfonctionnement survient, les clients sont immédiatement avertis et peuvent le corriger aussitôt», explique Rainer Speh, Directeur technologique des systèmes de conduite chez PG. Trente de ces systèmes innovants sont déjà en service, et 200 autres sont en commande. Quelque 150 programmeurs ont planché sur le nouveau système de conduite, qui affiche une architecture à trois niveaux comparable à celle utilisée pour Internet. Le premier niveau, celui des données, comprend un réseau de capteurs et d actionneurs couvrant l ensemble de la centrale. Le deuxième niveau concerne la conduite : les données des capteurs sont traitées, puis des instructions sont transmises aux actionneurs qui commandent le fonctionnement des pompes, moteurs et vannes. Les données de la centrale sont stockées sur un serveur Web intégré, et les données utilisateur ainsi que les droits d accès sont gérés de manière centralisée. Le troisième niveau se concentre sur l interaction avec les process. Contrairement aux autres systèmes, le SPPA-T3000 ne nécessite aucun logiciel particulier. Les opérateurs de la salle de commande y accèdent par le biais d un navigateur Web. La centrale de chauffage de Spittelau, à Vienne, est supervisée par un système de communication sans fil Siemens. Le système de conduite T3000 (à droite) se pilote en ligne, via un navigateur Web. Énergie en réseau Les centrales sont devenues des installations dynamiques que l on peut même surveiller via Internet. À la fois sophistiqué et très intuitif, le système de conduite proposé par Siemens regroupe l ensemble de leurs fonctions, optimisant ainsi le rendement tout en réduisant les frais d exploitation. La navigation intuitive simplifie l utilisation du système. «Grâce aux modèles, le traitement des données et des fonctions est bien plus efficace», précise Frank-Peter Kirschning, directeur de la centrale à vapeur de Rheinhafen, à Karlsruhe. Cet aspect est critique, car en cas d anomalie, il faut pouvoir localiser et diagnostiquer rapidement le dysfonctionnement. Le SPPA-T3000 a récemment été adopté par la centrale de Karlsruhe dans le cadre de sa modernisation. «Nous avions auparavant différents systèmes reliés par des interfaces, ce qui engendrait souvent des défaillances», indique Frank-Peter Kirschning. «Le nouveau système de conduite est plus homogène et beaucoup plus simple d utilisation». Ainsi, l exploitation de la centrale a gagné en efficacité et s avère bien moins onéreuse. Autre avantage, le SPPA- T3000 se présente comme une plate-forme, ce qui permet de l étendre en y ajoutant des modules logiciels. Siemens propose également un service de surveillance à distance aux clients ayant souscrit des contrats de maintenance à long terme. Les données d exploitation liées aux turbines et autres systèmes sont transférées via Internet à un centre de diagnostic situé en Allemagne (Erlangen et Mülheim an der Ruhr) ou aux États-Unis (Orlando). Le logiciel utilisé pour ces services a été développé par Hans-Gerd Brummel, de PG, en collaboration avec une équipe dirigée par Claus Neubauer, chef de projet au département Intelligent Vision & Reasoning de Siemens Corporate Research (SCR) à Princeton, dans le New Jersey. Ce logiciel de diagnostic, baptisé PowerMonitor, est capable de détecter de façon précoce les défauts cachés des composants clés des turbines en évaluant en continu les données que lui communiquent plusieurs centaines de capteurs. Des contraintes extrêmes. Inutile de préciser qu il fait très chaud à l intérieur d une turbine à gaz. Les gaz d échappement, dont la température atteint 1500 C, sont expulsés de la chambre de combustion à une pression de plus de 15 bar. Les aubes se mettent alors en mouvement, accomplissant jusqu à 3600 tours par minute. Ces contraintes thermiques peuvent générer des fissures, voire des ruptures de certaines pièces métalliques, qui, si elles pénètrent à l intérieur de la turbine, peuvent gravement l endommager et entraîner plusieurs semaines d immobilisation. «Si une fissure est détectée rapidement, la pièce en cause peut être remplacée lorsque la turbine n est pas en service», explique Hans-Gerd Brummel, responsable R&D chez Power Diagnostics. «Une réparation correctement planifiée peut être réalisée en 2 jours.» C est pourquoi la turbine est placée sous la surveillance permanente de près de 500 capteurs, dont les données sont analysées par PowerMonitor. Auto-adaptatif, le logiciel a d abord subi une phase d apprentissage au cours de laquelle il a calculé les valeurs attendues de chaque capteur, qui ont ensuite été comparées avec les mesures réelles afin de relever les écarts. «Autrefois, les pannes survenaient sans aucun signe avant-coureur», ajoute Hans-Gerd Brummel. Ce genre d imprévu appartient au passé depuis que les diagnostics à distance permettent aux exploitants de localiser précisément les défaillances sur le point de faire surface. Siemens surveille actuellement 260 turbines à gaz à travers le monde. Outre la détection précoce des incidents, les spécialistes Siemens se chargent de la maintenance, notamment des tests de vibration périodiques infligés aux turbines pour vérifier leur équilibrage. Les équipes de PG et de Power Diagnostics travaillent main dans la main, en particulier à l issue de l installation de nouvelles aubes. Il y a encore peu de temps, ces analyses étaient réalisées sur site par des techniciens spécialisés. Aujourd hui, elles peuvent se faire à distance, avec l aide des techniciens de la centrale. La communication est un aspect essentiel pour la production mixte d énergie, par exemple dans le cas d une installation virtuelle combinant une éolienne, une centrale à bio-gaz et une centrale géothermique. Un réseau de ce type peut fournir de l énergie de manière économique et fiable tout en contribuant à la préservation des ressources. Les exploitants peuvent alors recourir à une technologie telle que le système de gestion d énergie décentralisée DEMS de Siemens. La première étape consiste à établir un plan détaillé du fonctionnement de l installation. Pour déterminer ses charges, la journée est divisée en plages de 15 minutes pour lesquelles des calculs sont effectués. Les périodes de pointe et les conditions climatiques, qui ont une influence sur les éoliennes et les centrales photovoltaïques, sont également prises en compte. Tout le reste s opère automatiquement. Le système DEMS utilise les données recueillies pour créer le plan de l installation virtuelle. Le réseau est commandé automatiquement, le DEMS communiquant les commandes individuellement à chacune des centrales via des liaisons de données ou par radiocommunication mobile. Néanmoins, seule une partie des données collectées est transmise, car le DEMS n a pas besoin d analyser le fonctionnement de chaque centrale de manière aussi minutieuse que le système SPPA-T3000. «Dans une installation de production d énergie virtuelle, l objectif n est pas d optimiser le fonctionnement individuel des centrales, mais le réseau dans son ensemble», commente Thomas Werner, responsable produits DEMS chez Siemens Power Transmission and Distribution (PTD). Pour l instant, la création de centrales virtuelles n est financièrement envisageable qu avec des installations de grande envergure. Cependant, PTD et la compagnie énergétique allemande RWE ont récemment développé un modèle permettant d organiser les aspects techniques et économiques des centrales virtuelles. Ce nouveau concept permettra d intégrer des installations dont l exploitant n est pas propriétaire. Dès qu une norme de communication aura été définie, il sera même possible d alimenter des centrales virtuelles à partir de logements privés. «Nous y travaillons», affirme Reinhard Remberg, du département Strategic Marketing de PTD. Werner Pluta 34 Pictures of the Future Hiver 2008 Pictures of the Future Hiver

20 Solutions de communication de demain Santé Samedi soir. Une violente douleur thoracique assaille David Lucas. Sa femme dépêche à leur domicile un médecin urgentiste qui, après avoir réalisé un électrocardiogramme, préconise une hospitalisation. David est admis dans un établissement où il n a jamais été soigné, ce qui oblige les médecins à lui faire passer de nouveaux examens afin d établir leur propre diagnostic. Les données ainsi recueillies sont sauvegardées dans le Système d Information Hospitalier (SIH). Dans quelques années, médecins, pharmaciens et hôpitaux disposeront d un système de soins intégré qui leur permettra de gérer plus rapidement ce type de situation et de diminuer le nombre d examens. Imaginons maintenant le parcours qu aurait suivi David si cette technologie avait été disponible Le dossier médical personnalisé met à disposition du médecin les informations médicales existantes, ce qui évite de pratiquer plusieurs fois les mêmes examens (ci-dessous). Des données médicales toujours disponibles La mise en réseau des systèmes de communication dans le domaine de la santé a réalisé d immenses progrès. Les patients bénéficient désormais de traitements de meilleure qualité, plus rapides, plus faciles à vivre et moins onéreux. Grâce au dossier médical personnalisé (DMP), l urgentiste a accès aux informations entrées par le médecin traitant sous réserve d une autorisation préalable du patient. Plus tard, le médecin hospitalier peut, à son tour, consulter les données du dossier en rapport avec le problème rencontré échographies, radiographies, résultats d analyses et poser rapidement son diagnostic. Enfin, les conclusions saisies dans le SIH sont transférées vers le DMP. Pour accéder aux informations contenues dans le système de soins intégré, médecins et patients doivent avant tout s identifier au sein de l infrastructure télématique à l aide d une carte à puce, actuellement testée en Allemagne dans le cadre de projets pilotes. «Le système comporte un connecteur, un élément essentiel puisqu il assure la transmission sécurisée des données ainsi que le démarrage des applications de traitement de données», indique Michael Meyer, de Siemens Medical Solutions (Med). Le connecteur envoie sous forme chiffrée les informations entrées par le prestataire de soins médecin, hôpital à l infrastructure télématique. Le DMP simplifiera également la communication entre les secteurs hospitalier et ambulatoire. «Nous avons institué des partenariats avec les principaux fournisseurs de logiciels de gestion de cabinet, tels que DOCexpert, afin de mettre à disposition des médecins libéraux et des hôpitaux une interface vers notre solution Web Soarian Integrated Care», explique Volker Wetekam, responsable du DMP et du département Global Solutions de Med. «Nous nous apprêtons à évaluer ce système global de communication et de coopération en mettant en œuvre le DMP dans les 46 cliniques de Rhön-Klinikum AG.» Avec plus d un million de patients soignés chaque année, Rhön-Klinikum AG est la plus importante chaîne d hôpitaux d Allemagne. Une disponibilité totale des données. Le médecin traitant de David peut réserver à l aide de son ordinateur une séance en salle de coronarographie en accédant directement à l agenda électronique de l hôpital le plus proche. «Auparavant, dans la plupart des cas, les cardiologues recevaient une note où le médecin traitant indiquait simplement que le patient devait subir, par exemple, une angiographie coronaire. Ils n avaient donc que très peu d informations en main», précise Friedrich Fuchs, cardiologue en poste chez Med. Avec la prise de rendez-vous électronique, les médecins remplissent un formulaire en fournissant des indications précises sur les antécédents médicaux du patient et joignent, via leur logiciel de gestion de cabinet, les résultats d analyses et images dont l hôpital pourrait avoir besoin. Des doutes persistent quant au diagnostic à établir pour David, les radiologues de l hôpital décident donc de recourir à l imagerie CT. Un logiciel développé par Siemens, Fast Data Link, transmet à un serveur les vues en coupe de son cœur au format DICOM, à une vitesse de 40 images par seconde, c est-à-dire quasiment en temps réel le volume d une quarantaine d images équivalant à peu près à un CD. À titre de comparaison, avec les procédés actuels, la vitesse de transmission des données au format DICOM ne dépasse pas 4 images par seconde. Instantanément, le logiciel syngo WebSpace, installé sur le serveur central de l hôpital, génère une image en trois dimensions. Le médecin peut afficher ce modèle 3D depuis la quasi-totalité des ordinateurs de son établissement et solliciter, si nécessaire, l avis d un collègue disposant également d un accès aux données. Beaucoup de médecins pourront également accéder aux données via un réseau sans fil. Werner Reinhold, responsable des solutions médicales chez Siemens Enterprise Communications, estime que d ici cinq ans, 80 à 90 % des hôpitaux allemands seront équipés d un réseau local sans fil (WLAN). À l hôpital de Leipzig, le personnel soignant utilise déjà des Tablet PC Fujitsu Siemens Computer pour documenter les soins dispensés aux patients directement depuis leur chambre. Il s agit d une solution si appréciée que Med travaille actuellement à la conception de modèles stérilisables, et donc utilisables en milieu aseptisé. Les données entrées sur les Tablet PC sont transférées vers le SIH. L opération inverse est également réalisable : l infirmière peut, sans quitter le chevet du patient, se procurer tous les renseignements relatifs à ses soins, ce qui limite, entre autres, le risque d erreur de médication. Le centre hospitalier universitaire de Munich a même décidé d équiper toutes ses salles d opération de systèmes WLAN il souhaitait étendre le réseau existant, mais les travaux impliquaient une mise à niveau très onéreuse du système de protection incendie. «L utilisation des réseaux sans fil en salle d opération nous apporte beaucoup. Lors de leur mise en place, nous n avons eu que deux difficultés à gérer : la composition des bâtiments, car certains murs et portes sont en métal, et la forte densité de personnes inhérente à ce type de zone», indique Bernhard Pollwein, médecin-chef en anesthésie. Au vu de l importante quantité d informations disponible, nul doute que les médecins auront besoin de logiciels spécifiques pour synthétiser et analyser les données de leurs patients. Soarian Quality Measures, par exemple : ce programme explore les multiples sources d information disséminées dans les services de l hôpital et en extrait, grâce à l intelligence artificielle, les données médicales du patient. Il exploite pour cela la technologie «Remind» (Reliable Extraction and Meaningful Interference from Non-Structured Data), capable de lire et d interpréter toute information textuelle ou graphique, quel que soit le format sous lequel elle se présente. Soarian Quality Measures fonctionne selon le même mode que les solutions d aide au diagnostic, qui analysent automatiquement des enregistrements graphiques pour produire des diagnostics. «Aux États-Unis, depuis que des études ont prouvé que ces solutions amélioraient la qualité du diagnostic, certains vont jusqu à les utiliser comme deuxième avis, par exemple dans le domaine de la mammographie», ajoute Friedrich Fuchs. Soarian Quality Measures pourra, de la même façon, contribuer à l optimisation des soins médicaux. Des soins apportés via un téléviseur. David est sorti de l hôpital. Aussitôt, son médecin traitant prend le relais des soins. Les informations essentielles sur son séjour à l hôpital figurent dans son DMP. Et s il habitait la région de Madrid, il pourrait, de surcroît, bénéficier des avancées de la télémédecine. En effet, dans le cadre du projet pilote AmIVital, on y développe des procédés visant à surveiller à distance malades et personnes âgées dépendantes en matière de soins. Cette technologie met en œuvre, entre autres, des capteurs chargés de contrôler les fonctions vitales. «L objectif est de permettre aux patients de rester autonomes et de vivre dans leur environnement habituel, en dépit de leur maladie», affirme Luis Reigosa, chef du projet chez Med Espagne. Les données médicales sont transmises au médecin ou à l hôpital, par exemple via un téléphone portable. Les consultations à distance se déroulent, quant à elles, par le biais du téléviseur du patient : ainsi, le médecin a la possibilité de lui transmettre un formulaire, qu il remplit à l aide d une télécommande spécialement conçue à cet effet. Ce mode de communication entre soignant et soigné constituera, un jour, une composante à part entière du système de soins intégré. Michael Lang Clinicom en France est une solution de Système d'information Hospitalier (SIH) éprouvée La France n'est pas en reste sur la question des SIH. En février 2007, le nouveau centre hospitalier d'arras (62) a été inauguré. Véritable concentré de technologies (terminaux multimédia, mobilité sur tablets PC, bornes Wi-Fi...), c'est la solution CLINICOM de Siemens qui supporte l'ensemble de la gestion et le partage de toutes les activités : dossier patient partagé, imagerie numérique, laboratoires... Patrick Apfel, Directeur Général de Siemens Health Services France insiste sur ce point «le système de santé français devra faire face dans les années à venir à une rationalisation de ses coûts de fonctionnement. Un des moyens d y arriver est de mettre en œuvre des solutions informatiques qui optimisent les processus de soins et qui fournissent des outils de pilotage performants». La solution CLINICOM est le seul SIH intégré natif adapté à la réglementation française pouvant répondre à la mise en œuvre de la Tarification à l Activité et au déploiement du Dossier Médical Informatisé du Patient dans un établissement de santé. 36 Pictures of the Future Hiver 2008 Pictures of the Future Hiver