Digitalisation et
simulation au
pôle Nord

Pôle Nord - La nouvelle équipe de rennes à distance (ERD) du père Noël sera lancée cette année, apportant un énorme soutien aux opérations de distribution du pôle Nord. Conformément à ce qui est devenu le thème le plus important de 2020, l’ensemble de la main-d’œuvre du pôle Nord est passée au travail à distance. L’équipe prévoit de livrer des cadeaux aux enfants du monde entier en un temps record, sans avoir à quitter son bureau à domicile.

Tirant parti des plus récentes technologies en matière de drones, d’intelligence artificielle, de logiciels d’ingénierie et de plateformes de collaboration, l’équipe bien-aimée de rennes du père Noël a coordonné le développement et le déploiement de la nouvelle équipe ERD, sous la direction éclairée de Rudolph le renne au nez rouge.

« La collaboration des lutins de l’atelier a fait partie intégrante de cette initiative», a déclaré le père Noël. « Nous avons augmenté nos capacités de distribution, normalisé nos opérations et amélioré notre capacité de transport. Nous espérons réduire considérablement les délais de livraison de l’atelier aux cheminées et améliorer la précision des expéditions. » -LE PÈRE NOËL

Étant donné son calendrier d’ingénierie serré, le père Noël a décidé d’utiliser les solutions de simulation, de gestion des cycles de vie, de mécatronique et d’IA-IDO de Maya HTT et Siemens Digital Industries Software pour surmonter les nombreux défis de livraison. Pour s’assurer que la nouvelle équipe ERD soit prête pour cette tâche, l’équipe a mis sa conception à l’essai à l’aide de simulation multiphysique et de validation virtuelle avant de construire un prototype physique. Jusqu’à présent, les résultats ont été impressionnants. L’équipe ERD sera mise à l’épreuve à la veille de Noël.

Les défis de la digitalisation
au Pôle Nord

Shhhh!
Analyse acoustique

L’une des mesures clés de l’équipe sont les événements de réveil. « Chaque fois qu’un enfant se réveille pendant la livraison d’un cadeau, c’est pour nous un signe qu’on peut faire mieux » a déclaré le lutin ingénieur en chef, Merriwinkle. Parmi les nombreux obstacles potentiels qui pourraient entraîner un réveil, le bruit en est le plus souvent la cause.

Les drones sont notoirement bruyants. Un seul drone qui passe au-dessus de leur tête peut ressembler à un essaim d’abeilles, ce qui pose un problème important pour la livraison furtive. La ERD a été conçue dans un souci de silence, en utilisant la simulation et l’analyse du bruit, des vibrations et de la rudesse (NVH). Grâce à l’analyse acoustique, les lutins ont pu concevoir un dispositif de réduction du bruit pour s’assurer que le bruit du rotor ne dépasse pas le seuil de décibels de réveil et ne déclenche pas un événement de réveil. La ERD est extrêmement silencieuse et les données le confirment.

Lire à propos de NVH

« Nous sommes convaincus qu’il ne se produira qu’un seul réveil pour 1,7 million de livraisons, ce qui représente une amélioration incroyable de 70 % par rapport aux méthodes traditionnelles de livraison de l’année dernière.» -LE PÈRE NOËL

Optimisation
de la topologie

En tirant parti des nouvelles capacités d’impression 3D et de l’avènement des capacités de fabrication additive, les lutins ingénieurs du père Noël ont pu mettre au point un squelette organique inédit pour assurer l’intégrité structurelle et offrir une aérodynamique, une traînée et une portance optimales.

Pour assurer la livraison à une vitesse incroyable, il faut de nouveaux concepts structurels qui ne sont possibles qu’avec l’optimisation de la topologie et la fabrication additive.

Lire à propos des services de fabrication industrielle

Brrrrrr!
Analyse des flux et DNF

Le père Noël et son équipe de rennes, réunis par téléconférence, ont confirmé qu’ils sont heureux d’être chez eux, bien au chaud. L’expédition de la veille de Noël est très stressante et représente un défi personnel en termes de facteurs environnementaux et de complexité opérationnelle. Chaque renne sait très bien à quel point les conditions météorologiques peuvent être extrêmes.

L’analyse du décollement des tourbillons autour des rotors a été essentielle au projet et a aidé les lutins ingénieurs à comprendre la complexité des flux tournants combinée aux exigences extrêmes sur l’aérodynamique des drones. L’équipe a utilisé la meilleure simulation de dynamique numérique des fluides numérique (DFN) de la catégorie pour assurer des performances aérodynamiques de croisière parfaites, y compris les flux subsoniques et supersoniques, la faible vitesse et la portance élevée pour les configurations subsoniques, la dynamique de sillage, la turbulence de sillage, ainsi que la vitesse élevée et la portance élevée pour les configurations supersoniques, et l’aérodynamique optimale des rotors. L’expérience de Maya HTT dans la simulation des conditions extrêmes de l’espace pour les missions spatiales a été inestimable pour aider les lutins à simuler des atterrissages sur les toits.

Lire à propos de: la dynamique des fluides (DFN)

Positionnement global
avec données et capteurs

La ERD dispose également d’un positionnement autonome et d’un atterrissage par capteurs pour se mettre en vol stationnaire ou atterrir en douceur au meilleur endroit, ce qui permet un largage précis dans la cheminée ou à d’autres points d’accès. Les obstacles inattendus sur le toit, que ce soit sous la forme d’une accumulation de neige profonde et de surfaces glacées, ou d’antennes paraboliques et de fils téléphoniques, sont beaucoup moins problématiques avec cette technologie d’IA autoguidée.

« Les données que nous recueillons sur la température ambiante, les matériaux de surface et la pente de toit nous serviront pour la prochaine version de la conception de la ERD. Nous n’avons pas encore vu ce que les données nous diront, mais nous savons que cette technologie offre un potentiel passionnant » - MERRIWINKLE

Gestion
thermique

Plus la densité de puissance de l’électronique augmente, plus la quantité de chaleur qui doit être évacuée ou gérée augmente. Ceci est particulièrement problématique pour les drones ERD, car ils devront bien fonctionner dans des environnements du monde entier, et dans des conditions extérieures allant de -88 degrés Celsius à 58 degrés Celsius (et plus). L’équipe a utilisé des capacités de simulation et de suivi de la chaîne du froid basés sur l’IA pour vérifier à l’avance que les charges arriveraient intactes et en bon état. En s’appuyant sur le logiciel de refroidissement des systèmes électroniques de Maya HTT et sur son expertise, les lutins ingénieurs ont créé une conception exceptionnelle pour les composants de la batterie et le système d’alimentation sensibles à la température. Grâce à l’apport des experts de Maya HTT, l’équipe a pu s’assurer que les performances de la batterie resteraient élevées, garantissant un temps de vol maximum avec un minimum de perturbations pour les changements de batterie et les besoins de recharge.

Ce n’est pas la première fois que Maya HTT fournit des conseils sur les moteurs électriques et la simulation des batteries.

Lire à propos : Electra Meccanica

Calcul
des structures

TLa construction des ERD est très résistante aux contraintes, des températures et précipitations extrêmes aux vents violents, au givrage et aux débris, ainsi qu’aux impacts d’oiseaux et à la foudre. Les matériaux et la conception structurelle ont été optimisés pour transporter le plus possible sans sacrifier l’efficacité énergétique et la vitesse.

Si la charge est trop lourde ou encombrante, les drones seront lents et moins efficaces sur le plan énergétique. Trop peu de livraisons par voyage augmenteront les allers-retours, avec le même effet. Afin de maximiser les cadeaux qu’un drone pourrait transporter, les ingénieurs du père Noël ont consulté l’équipe de Maya HTT pour leur expertise avec HEEDS. La dynamique du rotor et le dimensionnement des éléments structurels associés se sont avérés délicats, étant donné les profils de poids des cadeaux très variés et les conditions environnementales à prendre en compte dans le monde entier!

« Nous avons pris la décision très tôt d’équilibrer autant de facteurs que possible. De la conception de la structure et du moteur à la planification de l’itinéraire, nous avons dû intégrer tous ces aspects de l’opération dans la conception des ERD - la distance, le terrain, les conditions météorologiques, le nombre de voyages, la capacité de transport » - MERRIWEATHER

Collaboration

La collaboration étroite et les échanges transparents entre les équipes de génie thermique et électrique ont été grandement facilités par la meilleure technologie intégrée ECAD/MCAD PCB Exchange et la plateforme de cycle de vie Teamcenter. Bien que le père Noël bénéficie de certaines exceptions internationales et de dérogations régionales, l’équipe doit respecter certaines réglementations en matière de transport aérien. Il ne peut pas ignorer les questions de sécurité.

« La simulation, l’IA et les logiciels d’ingénierie de pointe nous ont permis d’optimiser l’ensemble de nos activités. Notre investissement dans cette nouvelle technologie numérique a été un énorme avantage pour toute l’équipe. J’ai pu suivre nos activités mondiales avec Mme Noël à mes côtés, un chocolat chaud à la main et les pieds réchauffés au coin du feu. » –LE PÈRE NOËL
« Il n’y a rien de simple à livrer des milliards de cadeaux à travers le monde » - RUDOLPH

Que nous réserve
la prochaine année?

Rudolph le renne au nez rouge a démenti les rumeurs selon lesquelles il prévoit de prendre sa retraite dans le sud dès l’année prochaine, affirmant qu’en fait, les nouveaux efforts de digitalisation ont apporté de nouvelles occasions passionnantes à son rôle de renne principal. Il a affirmé que bien que la ERD et certaines parties de l’opération aient été déléguées à la technologie, tous les membres de l’équipe sont très présents et nécessaires pour diriger le spectacle en coulisses.

« La transition à distance a été un grand succès, mais nous espérons continuer à optimiser la conception des drones et à normaliser nos activités au cours des prochaines années. Nous ne nous attendons pas à devenir entièrement automatisés dans un avenir immédiat » - RUDOLPH

Si le père Noël peut le faire,
vous le pouvez également!

Êtes-vous prêt à explorer la transformation numérique?



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