Quelle valeur un jumeau numérique apporte-t-il aux usines de fabrication ?

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Le secteur manufacturier fait face à d'immenses défis. Les pénuries d'approvisionnement, la demande élevée et la volatilité du marché obligent les entreprises à adopter de nouvelles stratégies pour rester compétitives.

De nombreux fabricants se tournent vers les innovations de l'Industrie 4.0, telles que l'IdO industriel, l'intelligence artificielle et le cloud computing, pour augmenter la productivité, réduire les coûts d'exploitation et répondre à l'évolution des conditions du marché.

Les jumeaux numériques, une nouvelle technologie qui peut tirer parti de l'IdO, de l'IA et d'autres technologies pour simuler une copie haute fidélité d'une installation du monde réel, pourraient aider les propriétaires à mieux comprendre les opérations de l'usine et les obstacles potentiels à la productivité.

Que sont les jumeaux numériques ?

Les jumeaux numériques sont des représentations virtuelles d'un objet, produit, flux de travail ou installation existant. Il est généralement conçu pour correspondre à leur source aussi précisément que possible - idéalement, au point que le jumeau puisse agir comme une réplique.

Par exemple, le jumeau numérique d'un bâtiment peut être une maquette à l'échelle un pour un. Il peut avoir les mêmes systèmes CVC, plomberie, éclairage et même matériaux. Les informations provenant de capteurs en réseau, tels que le débit d'air IoT, la circulation piétonnière et les moniteurs d'éclairage, peuvent fournir des données supplémentaires.

La haute fidélité de la réplique permet aux utilisateurs finaux de l'exploiter à diverses fins, notamment la simulation, la prévision et la visualisation des processus de construction.

Un utilisateur final peut tirer parti de la modélisation HVAC et d'un algorithme de flux d'air pour identifier les points faibles du système de climatisation d'un bâtiment. Un autre peut utiliser les données des appareils IoT pour transformer le jumeau numérique en un système de surveillance en temps réel qui offre des visualisations puissantes sur les réseaux de construction et les performances.

En plus de modéliser un bâtiment, une entreprise peut également utiliser des jumeaux numériques pour présenter des objets et des processus à différentes échelles, de l'ensemble de la chaîne d'approvisionnement de l'entreprise à une machine ou un composant individuel de l'usine.

Le jumeau numérique dans la fabrication

Les jumeaux numériques offrent une variété d'avantages potentiels aux propriétaires d'usines de fabrication, notamment une surveillance améliorée, un contrôle qualité rationalisé et une visualisation des données.

Visualiser les données IIoT

Les jumeaux numériques s'harmonisent bien avec les flottes de surveillance IIoT, qui deviennent de plus en plus courantes dans le secteur manufacturier. Les données des moniteurs IIoT peuvent être utilisées pour créer des jumeaux plus précis, améliorant ainsi la puissance de prévision du modèle.

Les utilisateurs finaux peuvent également visualiser les données IIoT à l'aide du jumeau numérique, ce qui contribue à réduire une partie de la confusion qui peut découler de l'analyse des vastes quantités d'informations que les systèmes IIoT peuvent capturer.

Par exemple, une entreprise peut utiliser l'IIoT et un jumeau numérique d'usine existant pour représenter le flux d'air de l'usine, le trafic piétonnier ou le mouvement des marchandises. S'il existe d'importants goulots d'étranglement de production dans l'installation, comme un tapis roulant limitant le débit de l'usine, cette visualisation peut aider les responsables à les identifier.

La même approche peut également être utilisée pour identifier les inefficacités de la mise en page, les goulots d'étranglement du trafic, les alertes de maintenance ou même les violations potentielles de la sécurité.

Quelles que soient les données suivies par un capteur IIoT, elles peuvent être liées à un emplacement représenté quelque part dans ou sur le jumeau numérique, permettant aux responsables de mieux comprendre les précieuses informations capturées par l'IIoT sur les performances réelles de l'usine.

Maintenance prédictive et surveillance des équipements en temps réel

Les capteurs et les machines en réseau peuvent rapporter en continu des informations sur les performances des équipements de l'usine. Ces données peuvent être fournies à un jumeau numérique, offrant aux responsables une vue d'ensemble de l'état des machines.

Si une machine de l'usine commence à se comporter de manière inhabituelle par rapport à une référence, le système peut alerter les responsables en leur fournissant l'emplacement exact du problème. Un jumeau numérique pourrait permettre d'identifier le composant précis qui a échoué.

Une stratégie de maintenance préventive associée à une surveillance en temps réel peut aider les propriétaires à réduire les coûts de maintenance et à réduire le risque de temps d'arrêt.

L'IA permet d'aller encore plus loin. Les données historiques des capteurs de machine IIoT, combinées aux données du fabricant, peuvent être utilisées pour former un algorithme qui peut prédire quand les machines tomberont en panne. L'utilisation des données qu'une entreprise corrige déjà signifie que l'algorithme peut activer une stratégie de maintenance prédictive pour réduire davantage les coûts d'exploitation et les temps d'arrêt.

Planification des mises à niveau et des modifications de mise en page

Le jumeau numérique peut être particulièrement utile pour auditer et planifier des mises à niveau ou une réorganisation de l'usine. Par exemple, les erreurs courantes de disposition des lignes peuvent devenir plus évidentes lorsque vous combinez un jumeau numérique avec des données de trafic ou de flux de ressources indiquant où les travailleurs et les marchandises sont bloqués.

Un jumeau numérique et une modélisation du système CVC permettent d'examiner l'efficacité du système actuel et de simuler comment une nouvelle opération CVC contribuerait à améliorer le flux d'air, à améliorer le confort de l'usine et à maintenir la qualité de l'air sur le site.

Certaines entreprises peuvent avoir besoin de respecter les normes de l'industrie sur l'exposition des travailleurs aux particules en suspension dans l'air. Les responsables peuvent utiliser des modèles de qualité de l'air pour simuler cette exposition, ce qui les aide à déterminer si une mise à niveau sera suffisamment efficace pour assurer la sécurité des travailleurs sur le site.

Analyse des processus de l'usine

Les jumeaux numériques peuvent aider les responsables à mieux comprendre comment leur usine fonctionne et s'intègre dans la structure globale de l'entreprise. Les jumeaux numériques peuvent modéliser les flux de travail, les processus et les chaînes d'approvisionnement, et une combinaison peut permettre aux responsables de "dézoomer" de leur usine et d'observer le flux de marchandises depuis les entrepôts et les fournisseurs.

La même technologie peut également permettre aux responsables de « zoomer » et de visualiser le mouvement de composants et d'articles individuels dans l'usine. Les trackers RFID et les dispositifs similaires attachés à une palette ou à une pièce peuvent fournir aux responsables une image de la façon dont les marchandises voyagent dans leur usine et du processus de fabrication.

Les données de ces systèmes peuvent également aider à améliorer les initiatives de traçabilité d'un site. Les bonnes informations peuvent déterminer les matériaux d'origine et les conditions de fabrication de chaque article qui sort de la chaîne de production.

Les fabricants qui soupçonnent des problèmes avec un lot ou un ensemble d'articles particulier peuvent demander à leurs responsables d'examiner les données de production pour identifier les éléments les plus susceptibles d'être touchés, ce qui permet de réduire la portée d'un rappel.

Utiliser des jumeaux numériques pour rationaliser les processus d'usine de fabrication

Les jumeaux numériques peuvent être l'un des meilleurs outils dont disposent les fabricants pour s'adapter aux nouvelles conditions du marché.

Les responsables peuvent utiliser la technologie pour visualiser plus efficacement les données capturées par une flotte IIoT ou analysées par des algorithmes d'IA. Un jumeau numérique peut également aider les entreprises à simuler les opérations de l'usine, en identifiant les vulnérabilités potentielles ou les goulots d'étranglement dans les flux de travail.

Les jumeaux numériques pourraient devenir un investissement essentiel pour les fabricants, car la volatilité du marché et la demande croissante rendent l'efficacité de la fabrication plus importante.