Transformer l'IdO industriel avec l'intégration du jumeau numérique

L'Internet industriel des objets (IIoT) utilise des capteurs et des actionneurs intelligents qui surveillent, collectent, analysent et partagent des données. L'IIoT ainsi que l'industrie 4.0 ont augmenté l'utilisation de machines intelligentes qui utilisent des capteurs pour automatiser les processus et augmenter l'efficacité en réduisant les interférences humaines. L'énorme quantité de données générées par ces capteurs est utilisée pour obtenir des informations importantes sur les processus industriels. Différents modèles basés sur l'IA/ML sont formés sur ces données et la sortie de ces modèles se présente sous la forme de mises à niveau et de modifications qui pourraient être apportées au système pour améliorer l'efficacité. La mise en œuvre de ces mises à niveau et modifications dans le système réel implique un risque de défaillance ou d'endommagement des systèmes et processus critiques. La défaillance des systèmes critiques peut entraîner de nombreux dommages à la fois pour l'industrie et pour le grand public. De plus, les services essentiels tels que les systèmes de transmission ne peuvent pas être directement mis à niveau ou modifiés sans s'assurer que le changement n'entraînera pas l'effondrement du système. C'est là que Digital Twin intervient pour aider les industries à mettre en œuvre ces changements de manière plus sûre et plus efficace.

Un jumeau numérique peut être compris comme un proxy du système physique dans un monde numérique. Il s'agit d'une réplique numérique des actifs d'une industrie particulière. Le lien qui relie l'attribut physique à l'attribut numérique s'appelle le fil numérique. Les données collectées à partir de différents capteurs et actionneurs dans la configuration industrielle sont utilisées pour créer une réplique numérique, qui donne à l'utilisateur un accès à la structure, au contexte et au comportement de l'actif physique. Les conditions passées et présentes du système peuvent être observées et sur cette base, le comportement futur peut être prédit si des mises à niveau ou des modifications y sont apportées. Cela permet non seulement d'économiser du temps et de l'argent, mais également d'éviter tout dommage aux systèmes réels. Les jumeaux numériques permettent des améliorations continues des processus, des améliorations de conception, des opérations efficaces, une maintenance prédictive et des états conditionnels des machines.

Comment Digital Twin transforme les industries

L'industrie 4.0 concerne l'automatisation et la numérisation grâce à une collecte, un traitement et une gestion plus rapides des données. Les capteurs Edge remplacent la technologie de capteur conventionnelle afin de faciliter un traitement plus rapide et un partage plus rapide des données. Des technologies comme la 5G accélèrent lentement pour améliorer la vitesse de transfert de données et la connectivité entre les différents nœuds. L'intégration de ces technologies présente encore différents défis, tels que le coût d'investissement élevé, la compatibilité des capteurs, la sécurité des données et l'évolutivité. Ces défis empêchent les propriétaires d'entreprise d'investir d'énormes sommes d'argent dans la numérisation.

La majorité des lacunes ci-dessus sont résolues par la technologie Digital Twin. Une configuration physique existante est convertie en une forme numérique qui est connectée à la machine du monde réel via le fil numérique. À l'aide de modèles AI/ML, le fonctionnement complet de la machine pourrait être cartographié sous une forme numérique en prenant en compte les données des capteurs, les statistiques passées et les données de source ouverte. Cette machine proxy est utilisée pour prédire la façon dont la machine réelle réagirait lorsque des modifications lui seraient apportées. Ainsi, pour intégrer des technologies plus récentes telles que les capteurs de périphérie et la compatibilité 5G, des expériences sont menées dans le monde virtuel et seule la meilleure solution est mise en œuvre dans le monde réel. Le processus complet permet de gagner du temps et de l'argent et crée également une copie numérique de la machine qui peut ensuite être utilisée pour la numérisation.

Les jumeaux numériques sont utilisés dans une variété d'industries, y compris la fabrication, l'énergie, les transports et la construction. Différents fabricants et prestataires de services utilisent le jumeau numérique pour construire un proxy de moteurs d'avions, de locomotives, de plates-formes offshore et d'éoliennes. Les entreprises de ces secteurs investissent dans des jumeaux numériques pour optimiser l'exploitation et la maintenance de ces produits.

Les jumeaux numériques offrent aux industries une valeur exceptionnelle dans trois domaines clés. Le premier consiste à apporter des améliorations au processus de fabrication. Dès le prototypage et la conception jusqu'à la fabrication physique du produit, les entreprises peuvent surveiller en permanence la production réelle et attendue et apporter des modifications afin de créer un produit presque parfait. Les opérations de fabrication peuvent être optimisées en prévoyant les défaillances de ligne et en prenant les mesures nécessaires pour atteindre l'objectif requis.

Le deuxième domaine est la maintenance préventive où le jumeau numérique peut être utilisé pour analyser les données passées et prendre en temps réel les entrées du système réel pour prévoir les pannes et suggérer une maintenance préventive pour éviter les pannes. Les techniciens peuvent analyser à distance et effectuer des ajustements préventifs et lorsque des ajustements physiques sont nécessaires, les techniciens peuvent analyser à distance et commander des pièces à l'avance pour gagner du temps.

Le troisième domaine consiste à développer de nouveaux produits et à pénétrer de nouveaux marchés en fonction de l'utilisation des produits et services existants par les clients. Les jumeaux numériques aident à fournir des informations sur la façon dont les produits sont utilisés par les clients et sur les changements qui pourraient ou devraient être apportés à la conception et à la fabrication de nouveaux produits pour améliorer la pénétration du marché, conquérir de nouveaux marchés et améliorer la satisfaction des clients. Cela peut réduire considérablement le montant dépensé par les entreprises pour les études de marché et les commentaires des clients.

Quel avenir pour le jumeau numérique et l'IoT ?

Le jumelage numérique d'un moteur d'avion ou d'une machine complexe à partir d'une unité de fabrication n'est pas la fin mais juste le début de la révolution que la technologie est sur le point d'apporter. Les progrès de l'Edge computing et de puissants dispositifs de périphérie sont déployés dans des industries connectées par des systèmes de réseau avancés tels que la 5G privée, ce qui peut rendre possible l'interconnexion de jumeaux numériques. Le résultat serait une chaîne complète d'équipements connectés constituant une usine numérique.

Par exemple, Singapour a créé un jumeau numérique complet de la ville pour suivre le trafic, la pollution, le climat et l'aménagement de la ville afin que les gestionnaires de la ville puissent tester les options d'accessibilité, voir l'impact potentiel des nouvelles constructions, gérer les interventions d'urgence et surveiller la santé de la ville. Pendant ce temps, les médecins créent des jumeaux numériques de poumons spécifiques aux patients pour aider à prendre des décisions sur l'utilisation du ventilateur lors du traitement des patients COVID-19.

Bien qu'il s'agisse encore d'une technologie émergente, il ne fait aucun doute que les jumeaux numériques sont l'avenir. Ils disposent d'applications infinies dans les départements des opérations, de la maintenance, des finances, des ventes et du marketing pour accéder à une source unifiée de données réelles afin de prévoir la maintenance, d'améliorer la conception, de comprendre l'utilisation et d'ajuster les prix.