Utiliser les jumeaux numériques dans la transformation numérique du secteur de la fabrication
Aujourd’hui, la plupart des fabricants intègrent des innovations telles que le cloud, l'edge et d’autres concepts dans leur parcours numérique, mais manque-t-il quelque chose ?
L’utilisation de jumeaux numériques dans la fabrication n’est pas une idée nouvelle, mais c’est une idée qui devient de plus en plus répandue dans le secteur de la fabrication.
Selon une enquête de McKinsey, les jumeaux numériques en usine deviennent un moyen réaliste de résoudre les problèmes de fabrication. Selon l’enquête, 86 % des répondants affirment que les jumeaux numériques sont applicables à leur organisation, tandis que 44 % ont déjà mis en œuvre un jumeau numérique et 15 % prévoient d’en déployer un à l’avenir.
Qu’est-ce qu’un jumeau numérique ?
Un jumeau numérique est une représentation visuelle d’un actif industriel : un automate, une machine industrielle, une chaîne de montage, une usine ou un site complet, par exemple.
Tout comme les scientifiques testent des théories et reproduisent et conçoivent des expériences, le monde numérique suit un processus similaire qui permet aux fabricants de simuler et de tester les processus, les flux de travail, les conceptions et les modifications avant de les déployer dans l’usine. Les jumeaux numériques vous permettent de simuler des résultats en fonction des conditions réelles de l’usine, sans avoir à les réaliser dans la vie réelle.
Les experts en données d’entreprise peuvent utiliser des jumeaux numériques pour simplifier la création et la maintenance de modèles de données ciblés. Par exemple, une même chaîne de montage peut avoir trois modèles de données :
- Surveillance de l’énergie
- Une maintenance préventive
- Optimisation de la production
Chaque modèle utilise des données statiques et dynamiques spécifiques à la chaîne de montage. Idéalement, le modèle suit une certaine hiérarchie de données, dispose d’informations contextuelles spécifiques à l’application (comme les métadonnées) et produit des résultats précieux, qu’il s’agisse de calculs, de KPI, d’alertes ou d’événements. Ces sorties peuvent également servir d’entrée à un modèle de données plus vaste (un jumeau numérique de l’ensemble du site, par exemple).
Chaque modèle de jumeau numérique peut également avoir plusieurs instances. Idéalement, si vous utilisez une plateforme de gestion centralisée pour plusieurs sites, vous pouvez cloner une instance au niveau de l’entreprise et la déployer facilement sur des ressources similaires sur ces sites.
Comment les jumeaux numériques sont utilisés
Les jumeaux numériques peuvent fournir une vue d’ensemble de ce qui se passe dans l’usine du début à la fin, en reproduisant les capteurs et les systèmes et en modélisant divers scénarios.
Par exemple, les fabricants peuvent utiliser des jumeaux numériques pour :
- Activer les analyses hypothétiques et la planification de scénarios, en explorant l’impact d’éléments tels que les changements de processus ou les ajustements dans la disposition.
- Identifier les problèmes avant qu’ils ne drainent de l'argent, du temps et des ressources.
- Reconnaître les opportunités pour une meilleure conception des produits.
- Tester les options dans la variété de produits avec un minimum d’engagements de temps et de coûts.
Un cas d’utilisation de jumeau numérique : la construction automobile
Un secteur qui ouvre la voie avec les jumeaux numériques est l’automobile. Il utilise diverses fonctionnalités des jumeaux numériques pour améliorer la conception, la fabrication, le suivi des performances, la maintenance et le développement de la conduite autonome des véhicules.
Conception et fabrication de véhicules
Dans la phase de conception du véhicule, les fabricants créent des modèles virtuels détaillés de voitures avant qu’elles ne soient physiquement construites. Les ingénieurs simulent et analysent divers aspects du véhicule et du processus de production pour reproduire, tester et identifier les problèmes avant la mise en œuvre dans le monde réel.
Performance et maintenance des véhicules
Pour la surveillance des données en temps réel, les capteurs aident à modéliser la durée de vie de la batterie, le fonctionnement du moteur et la dynamique de conduite. Ces informations alimentent un modèle de jumeau numérique de chaque véhicule.
Les données collectées peuvent également être utilisées pour prédire les besoins de maintenance en comparant les données en temps réel avec les performances attendues du jumeau numérique.
Conduite autonome et IA
Il est plus sûr de tester et d’affiner des systèmes par simulation et technologie de jumeau numérique pour un large éventail de conditions que d’effectuer de vrais tests. Cela fournit également des tests plus robustes que ce qui est possible sur les routes réelles.
Les jumeaux numériques font également partie intégrante de la formation des algorithmes d’apprentissage automatique pour les véhicules autonomes. De grandes quantités de données collectées sont utilisées pour former et améliorer en permanence les systèmes d’intelligence artificielle (IA) responsables de la conduite autonome.
Les pièges potentiels des jumeaux numériques
Bien que les jumeaux numériques offrent aux fabricants la possibilité de faire des progrès substantiels dans la transformation numérique, il y a aussi quelques considérations à garder à l’esprit.
Confidentialité et sécurité des données
La technologie du jumeau numérique nécessite une collecte de données importante, ce qui peut soulever des problèmes de confidentialité et de sécurité des données. Comme ces systèmes rassemblent et stockent de grandes quantités d’informations détaillées, il peut devenir difficile de protéger et de préserver les données sensibles. Des mesures de cybersécurité robustes sont nécessaires pour prévenir les accès non autorisés et les violations de données, qui pourraient avoir de lourdes conséquences.
Complexité et coût
Les jumeaux numériques peuvent être coûteux et complexes à installer et à entretenir, en particulier pour les petits et moyens fabricants. Des exigences telles que des capteurs spécialisés et des ensembles de données distincts nécessitent des investissements considérables en temps et en argent. Pour cette raison, leur utilisation peut être plus justifiée pour des produits complexes ou dans des secteur avec des actifs de grande valeur.
Exactitude des données
Les jumeaux numériques reposent sur des données précises. Des pratiques méticuleuses de collecte et de validation des données sont essentielles pour assurer l’efficacité des jumeaux numériques. Sinon, les inexactitudes peuvent avoir un impact considérable sur la fiabilité des prédictions et des décisions prises à l’aide de ces modèles.
Limites technologiques
Les jumeaux numériques ont des limites en ce qui concerne ce qu’ils peuvent reproduire dans le monde réel. S'ils fournissent des informations précieuses, ils sont également assortis d'un seuil qui limite leur capacité à refléter les scénarios de la vie réelle. Cet écart entre le monde de la simulation et les subtilités du monde réel peut parfois créer des problèmes.
Les jumeaux numériques : une partie de votre transformation numérique
Il ne fait aucun doute que le mouvement des jumeaux numériques dans le secteur de la fabrication est là pour durer.
Les jumeaux numériques ne sont qu’un exemple des nombreux avantages qui résultent de la transformation numérique et de l’automatisation industrielle, aidant les fabricants à économiser du temps, des ressources et de l’argent.
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