Jumeau numérique :boucler la boucle des opérations à la conception

La puissance de la technologie de jumeau numérique est amplifiée lorsque des modèles d'appareils discrets sont combinés dans une vue des opérations au niveau du système.

L'adoption à grande échelle de l'IoT industriel (IIoT) suscite l'intérêt pour la technologie des jumeaux numériques. L'IIoT rassemble des appareils intelligents connectés et des analyses d'une manière qui permet aux organisations de surveiller, collecter, échanger, analyser et fournir de nouvelles informations précieuses sur leurs systèmes et processus. Ces informations peuvent aider à prendre des décisions commerciales plus intelligentes et plus rapides.

Lorsqu'un système physique est associé à une représentation numérique, les informations qui en découlent peuvent apporter des avantages supplémentaires aux fabricants dans différents aspects de leurs opérations, couvrant des aspects allant de la fabrication intelligente à l'optimisation de la chaîne d'approvisionnement en passant par les innovations de produits ou de services.

L'intérêt pour la technologie des jumeaux numériques est en plein essor dans de nombreux secteurs. Le marché, évalué à 3,1 milliards de dollars en 2020, devrait atteindre 48,2 milliards de dollars d'ici 2026, ce qui représente un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 58 % de 2020 à 2026. Cette croissance est due à l'utilisation prévue des jumeaux numériques pour la conception, simulation, MRO (maintenance, réparation et révision), production et service après-vente, selon MarketsandMarkets. Les entreprises industrielles devraient connaître une forte croissance des solutions de jumeaux numériques à la sortie de la pandémie. Beaucoup adoptent de telles solutions pour leurs opérations de bout en bout afin de minimiser les pertes dues à la pandémie.

Vaste domaine d'application du jumeau numérique industriel

Un modèle de jumeau numérique utilise les données des appareils IoT et d'autres capteurs pour évaluer l'état de l'appareil ou de l'équipement. Les informations issues de ces modèles peuvent être utilisées de plusieurs manières, notamment :

Jumeaux opérationnels : Dans de nombreux cas, les problèmes d'équipement sont dus à une mauvaise utilisation. Par exemple, un appareil peut fonctionner en dehors de sa plage de température ou de pression normale, ou il peut fonctionner à une vitesse supérieure à celle recommandée. S'il n'est pas résolu, le problème peut avoir un impact sur l'appareil lui-même, entraînant peut-être une panne inattendue ou une détérioration agressive. À l'aide d'un jumeau numérique de la pièce, l'analyse des données de l'état actuel d'un appareil peut aider à identifier ces conditions de fonctionnement hors spécifications. Les simulations pourraient aider à déterminer s'il est acceptable de pousser les performances d'un appareil ou de l'exécuter dans son environnement actuel. Sinon, des modifications pourraient être apportées pour optimiser les performances actuelles de l'appareil dans un environnement de travail.

Jumeau prédictif : Un jumeau numérique peut être utilisé pour effectuer une analyse de simulation. Par exemple, un fabricant peut rechercher des compromis :si j'augmente la vitesse, un appareil fonctionne, quelle est l'amélioration immédiate de la sortie ? Et puis, utilisez la même simulation pour comprendre l'impact de cette augmentation de vitesse sur l'équipement. Aurait-il besoin d'un service plus fréquent? Échouerait-il plus rapidement ? Une analyse des coûts pourrait alors être effectuée en comparant l'augmentation des revenus nets lors d'une augmentation de la production en faisant fonctionner l'appareil à un rythme plus élevé par rapport à l'augmentation du coût de maintenance de l'équipement ou de son remplacement plus fréquent.

Rebouclage vers la conception et le marketing du produit : Une équipe de conception de produits peut utiliser les données collectées sur l'équipement utilisé sur le terrain pour améliorer ou modifier le produit ou ajouter de nouvelles fonctionnalités en fonction de son utilisation actuelle. Fonctionne-t-il mieux que prévu ? Peut-être qu'une version plus économique suffirait. De même, il peut s'avérer qu'un appareil dans certains environnements surpasse les spécifications indiquées. Le marketing et les ventes peuvent partager ces informations avec d'autres clients dans les mêmes environnements.

Jumeaux numériques connectés : La puissance de la technologie de jumeau numérique est amplifiée lorsque des modèles de dispositifs discrets sont combinés dans une vue des opérations au niveau du système. Par exemple, dans l'aviation, un fabricant peut avoir des représentants individuels de jumeaux numériques de différents composants de moteur et un modèle qui leur permet de simuler et d'observer comment ces éléments fonctionnent ensemble. Les bâtiments intelligents utilisent fréquemment des combinaisons d'espaces intelligents, d'ascenseurs intelligents, de systèmes CVC intelligents, etc. tirer des avantages synergiques lorsqu'un développeur ou un propriétaire de bâtiment peut comprendre comment ces systèmes peuvent se compléter et fonctionner ensemble.

Modèles et jumeaux au niveau du système

Les jumeaux numériques connectés dans le secteur manufacturier pourraient emprunter deux voies. L'une serait de se concentrer sur le fonctionnement d'un équipement complexe en intégrant des modèles des pièces qui composent le système. Un tel modèle est l'équivalent d'une fabrication de moteur d'avion simulant un moteur entier à partir de modèles de ses pièces.

Les fabricants peuvent recueillir des informations en temps réel à partir de systèmes de systèmes pour permettre aux ingénieurs de trouver plus facilement les interdépendances cachées et recommander des étapes pour recalibrer l'équipement. Les informations obtenues sur le fonctionnement de l'équipement dans son environnement réel pourraient être utilisées par les ingénieurs et les équipes de maintenance pour effectuer des ajustements et optimiser les performances de l'équipement.

Un autre domaine d'attention est la simulation et la modélisation des processus de fabrication où des jumeaux sont créés pour différents équipements utilisés sur une ligne de production. Par exemple, une chaîne de montage complexe peut inclure un jumeau numérique de systèmes robotiques qui placent des articles sur un tapis roulant, un autre pour un moulin, un autre encore pour un outil de soudage, etc.

Un jumeau numérique composite avec ces éléments permettrait à un fabricant de mieux comprendre les processus de bout en bout. Des ajustements pourraient être effectués dans le modèle virtuel pour voir quel impact les changements auraient sur le produit fini, les taux de production, la qualité, etc.

En route vers l'industrie 4.0

Les technologies de connectivité et les données collectées sont essentielles pour qu'un fabricant d'équipements ou d'appareils puisse participer aux initiatives futures de l'industrie telles que l'industrie 4.0. Les initiatives de fabrication intelligente peuvent combiner la visibilité de l'usine, la maintenance prédictive, la modélisation et les simulations pour obtenir des informations en temps réel sur le fonctionnement actuel de l'équipement, la manière dont ses opérations peuvent être améliorées et son impact sur les indicateurs de performance clés de bout en bout.