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Qu’est-ce que la technologie des jumeaux numériques ?

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Comprendre ce qui se passe actuellement sur votre ligne de production et prévoir ce qui se passera à l’avenir est essentiel pour maximiser l’OEE, optimiser la productivité et améliorer la rentabilité de l’entreprise. Vous pouvez réaliser toutes ces choses grâce aux technologies de jumeaux numériques.

La technologie des jumeaux numériques est l’une des plus importantes technologies de l’industrie 4.0 actuellement disponibles. Les jumeaux numériques vous donnent un aperçu de tous les aspects de votre ligne de production et de votre processus de fabrication. Vous pouvez ensuite utiliser ces informations pour prendre de meilleures décisions, et automatiser le processus décisionnel grâce au recalibrage dynamique des équipements, des lignes de production, des processus et des systèmes.

En d’autres termes, les jumeaux numériques fournissent aux ingénieurs des outils virtuels qui leur permettent de regarder, d’explorer et d’évaluer des actifs, des processus et des systèmes physiques. Grâce à cette capacité, il est possible d’obtenir une vision précise de ce qui se passe actuellement, ainsi que de ce qui se passera à l’avenir. Qu’est-ce qu’alors la technologie des jumeaux numériques et quels sont ses avantages pour la fabrication à l’ère de l’industrie 4.0 ?

Qu’est-ce que la technologie de jumeau numérique ?

Un jumeau numérique utilise la réalité virtuelle et augmentée ainsi que la modélisation graphique et de données en 3D pour construire un modèle virtuel d’un processus, d’un système, d’un service, d’un produit ou d’un autre objet physique. Ce jumeau numérique est une réplique exacte du monde physique. Son statut de réplique exacte est maintenu par des mises à jour en temps réel.

Cette technologie est applicable à un large éventail d’environnements, y compris la surveillance des produits pendant leur utilisation et tout au long de leur cycle de vie. Dans le secteur de la fabrication, vous pouvez utiliser la technologie du jumeau numérique à différents niveaux :

  • Niveau du composant : Axé sur un seul composant hautement critique dans le processus de fabrication.
  • Au niveau des actifs : Création d’un jumeau numérique d’une seule pièce d’équipement dans une chaîne de production.
  • Niveau système : Utilisation d’un jumeau numérique pour surveiller et améliorer une chaîne de production entière.
  • Au niveau du processus : Il s’agit de l’ensemble du processus de fabrication, de la conception et du développement du produit et du processus, à la fabrication et à la production. Il s’applique également à la distribution et à l’utilisation du produit fini par les clients/patients tout au long du cycle de vie, ainsi qu’au développement de futurs produits.

Donc, un jumeau numérique est une simulation ?

Pas exactement. Un jumeau numérique commence comme une simulation, mais la différence entre une simulation numérique et un jumeau numérique réside dans les mises à jour en temps réel. Avec une simulation, les ingénieurs peuvent effectuer des tests et des évaluations sur une version simulée d’un bien physique. Cependant, la simulation est statique. En d’autres termes, elle ne suit pas le rythme du bien physique, à moins que l’ingénieur n’introduise de nouveaux paramètres dans la simulation. 

Un jumeau numérique, en revanche, reçoit des mises à jour en temps réel de l’actif physique, du processus ou du système. Par conséquent, les tests, évaluations et analyses effectués par les ingénieurs sont basés sur des conditions réelles. Au fur et à mesure que l’état du jumeau numérique change de manière dynamique en recevant de nouvelles données du monde physique, il évolue et produit des résultats plus précis et plus utiles. 

Comment fonctionne la technologie des jumeaux numériques ?

Un jumeau numérique comprend trois éléments principaux :

  • Les données passées : Les données historiques de performance des machines individuelles, des processus globaux et des systèmes spécifiques.
  • Données actuelles : Données en temps réel provenant des capteurs de l’équipement, des sorties des plates-formes et systèmes de fabrication et des sorties des systèmes de la chaîne de distribution. Elles peuvent également inclure les sorties des systèmes d’autres unités commerciales, notamment le service clientèle et les achats.
  • Données futures : Apprentissage automatique ainsi que les données des ingénieurs.

Applications des jumeaux numériques

Voici quelques exemples d’applications typiques des jumeaux numériques :

  • Utiliser la maintenance prédictive pour entretenir les équipements, les lignes de production et les installations.
  • Mieux comprendre les produits en les surveillant en temps réel pendant qu’ils sont utilisés par de vrais clients ou utilisateurs finaux.
  •  Optimisation des processus de fabrication
  •  Améliorer les processus de traçabilité des produits
  • Tester, valider et affiner les hypothèses
  • Augmentation du niveau d’intégration entre des systèmes non connectés
  • Dépannage à distance des équipements, quel que soit l’emplacement géographique.

Les avantages de la technologie de jumelage numérique

Les avantages du jumeau numérique diffèrent selon le moment et le lieu où il est utilisé. Par exemple, l’utilisation de jumeaux numériques pour surveiller des produits existants, tels qu’une éolienne ou un oléoduc, peut réduire les charges de maintenance et faire économiser plusieurs millions de dollars en coûts associés. Les jumeaux numériques peuvent également être utilisés pour le prototypage avant la fabrication, ce qui permet de réduire les défauts des produits et de raccourcir les délais de commercialisation. D’autres exemples d’utilisation de jumeaux numériques peuvent inclure des améliorations de processus, qu’il s’agisse de surveiller les niveaux de personnel par rapport à la production ou d’aligner une chaîne d’approvisionnement sur les exigences de fabrication ou de maintenance.

Les avantages courants comprennent une fiabilité et une disponibilité accrues grâce à la surveillance et à la simulation pour améliorer les performances. Ils peuvent également réduire les risques d’accidents et les temps d’arrêt non planifiés dus aux pannes, diminuer les coûts de maintenance en prévoyant les pannes avant qu’elles ne se produisent, et garantir que les objectifs de production ne sont pas affectés par la programmation de la maintenance, des réparations et de la commande de pièces de rechange. Le jumeau numérique peut également offrir des améliorations continues en analysant les modèles de personnalisation et garantir la qualité des produits grâce à des tests de performance en temps réel.

Cependant, malgré tous ses avantages, le jumeau numérique ne convient pas dans tous les cas car il peut accroître la complexité. Certains problèmes d’entreprise n’ont tout simplement pas besoin d’un jumeau numérique et peuvent être résolus sans l’investissement en temps et en argent qui y est associé.

Comment concevoir des jumeaux numériques ?

La conception d’un jumeau numérique est réalisée en rassemblant des données et en créant des modèles informatiques pour les tester. Cela peut inclure une interface entre le modèle numérique et un objet physique réel pour envoyer et recevoir des informations en retour et des données en temps réel.

Quand l’utiliser ?

Le jumeau numérique peut être divisé en trois grands types, qui montrent les différents moments où le processus peut être utilisé :

  • Prototype de jumeau numérique (DTP) – Ce processus est entrepris avant la création d’un produit physique.
  • Instance de jumeau numérique (DTI) – Elle est réalisée une fois que le produit est fabriqué afin d’effectuer des tests sur différents scénarios d’utilisation.
  • Agrégat de jumeau numérique (DTA) – Il rassemble les informations DTI afin de déterminer les capacités d’un produit, d’effectuer des pronostics et de tester les paramètres de fonctionnement.

Ces types généraux peuvent offrir une variété d’utilisations, notamment la planification logistique, le développement et la re-conception de produits, le contrôle/gestion de la qualité et la planification de systèmes. Un jumeau numérique peut être utilisé pour économiser du temps et de l’argent chaque fois qu’un produit ou un processus doit être testé, que ce soit au niveau de la conception, de la mise en œuvre, du suivi ou de l’amélioration.

Quel a été son impact sur l’industrie ?

Grâce à l’intégration de technologies telles que l’intelligence artificielle, l’apprentissage automatique et l’analyse logicielle avec les données, le jumeau numérique crée un modèle de simulation qui peut être mis à jour aux côtés ou à la place d’un homologue physique. Cela permet aux entreprises d’évaluer un cycle de développement entièrement informatisé, de la conception au déploiement et même au déclassement.

En imitant les actifs physiques, les cadres et les opérations pour produire des données en continu, un jumeau numérique permet à l’industrie d’anticiper les temps d’arrêt, de réagir aux changements de circonstances, de tester les améliorations de conception et bien plus encore.

Le jumeau numérique est essentiel au développement de l’industrie 4.0 pour assurer l’automatisation, l’échange de données et les processus de fabrication conjoints, ainsi que pour réduire les risques liés au déploiement des produits. Les employés de l’industrie sont en mesure de surveiller les opérations en temps réel, ce qui leur permet de recevoir des alertes préalables sur d’éventuelles défaillances et d’optimiser et d’évaluer les performances en temps réel avec une perte de productivité minimale.

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Christophe possède plus de 26 années d’expérience en direction commerciale et direction générale pour des éditeurs de logiciels de premier plan opérant sur le marché de la digitalisation d'entreprise et de l'automatisation des processus. Après avoir dirigé l'éditeur de logiciels Suédois ReadSoft pendant 18 ans, Christophe Rebecchi a lancé sur le marché Français la filiale de Trintech, puis repris la direction Europe du Sud de Winshuttle et de l'éditeur de RPA Automation Anywhere sur le marché Français, avant de prendre la Direction Générale de l’éditeur de solutions IIoT / MES Forcam pour la France et les pays Francophones.

Christophe Rebecchi

Managing Director at FORCAM

christophe.rebecchi@forcam.com
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