Débloquer l'efficacité manufacturière : les bénéfices tangibles des jumeaux numériques

Le secteur manufacturier fait face à d'immenses défis. Pénuries d'approvisionnement, demande élevée et marché volatil forcent les entreprises à adopter de nouvelles stratégies pour rester compétitives.

De nombreux fabricants se tournent vers les innovations de l'Industrie 4.0 — IoT industriel, intelligence artificielle, cloud computing — pour augmenter la productivité, réduire les coûts d'exploitation et répondre aux conditions changeantes du marché.

Les jumeaux numériques (digital twins), une nouvelle technologie qui exploite l'IoT, l'IA et d'autres technologies pour simuler une copie haute fidélité d'une installation réelle, 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. Ils sont généralement conçus pour correspondre à leur source le plus fidèlement possible — idéalement, au point que le jumeau puisse agir comme une réplique.

Par exemple, le jumeau numérique d'un bâtiment peut être un modèle à l'échelle 1:1. Il peut avoir les mêmes systèmes CVC, plomberie, éclairage et même matériaux. Les informations de capteurs en réseau — débit d'air IoT, fréquentation, moniteurs d'éclairage — peuvent fournir des données supplémentaires.

La haute fidélité de la réplique permet aux utilisateurs finaux de l'exploiter pour diverses fins : simulation, prévision, visualisation des processus du bâtiment.

Un utilisateur peut profiter de la modélisation CVC et d'un algorithme de flux d'air pour identifier les points faibles du système de climatisation. Un autre peut utiliser les données d'appareils IoT pour transformer le jumeau numérique en système de surveillance en temps réel offrant de puissantes visualisations sur les réseaux et performances du bâtiment.

En plus de modéliser un bâtiment, une entreprise pourrait utiliser des jumeaux numériques pour représenter des objets et processus à échelles variées — de toute la chaîne d'approvisionnement jusqu'à une machine ou un composant individuel de l'usine.

Le jumeau numérique dans la fabrication

Les jumeaux numériques offrent une variété de bénéfices potentiels aux propriétaires d'usines — surveillance améliorée, contrôle qualité rationalisé, visualisation de données.

Visualiser les données IIoT

Les jumeaux numériques se marient bien avec les flottes de surveillance IIoT, de plus en plus courantes dans la fabrication. Les données des moniteurs IIoT peuvent créer des jumeaux plus précis, améliorant la puissance de prévision du modèle.

Les utilisateurs peuvent aussi visualiser les données IIoT via le jumeau numérique, réduisant la confusion qui peut venir de l'analyse des vastes quantités d'informations que les systèmes IIoT capturent.

Par exemple, une entreprise peut utiliser l'IIoT et un jumeau numérique d'usine existant pour représenter le flux d'air, la fréquentation ou le mouvement des marchandises. S'il y a des goulets d'étranglement significatifs — comme un tapis roulant limitant le débit — cette visualisation aide les gestionnaires à les identifier.

La même approche peut identifier les inefficacités d'agencement, les goulets de trafic, les alertes de maintenance ou même les violations potentielles de 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 gestionnaires de mieux comprendre les informations précieuses capturées par l'IIoT sur la performance réelle de l'usine.

Maintenance prédictive et surveillance d'équipement en temps réel

Des capteurs et machines en réseau rapportent en continu des informations sur la performance des équipements. Ces données peuvent être fournies à un jumeau numérique, offrant aux gestionnaires une vue d'ensemble de la santé des machines.

Si une machine commence à se comporter anormalement par rapport à une ligne de base, le système alerte les gestionnaires, avec l'emplacement exact du problème. Un jumeau numérique pourrait permettre d'identifier le composant précis qui a failli.

Une stratégie de maintenance préventive combinée à la surveillance temps réel aide les propriétaires à réduire les coûts de maintenance et le risque d'arrêt.

L'IA permet d'aller plus loin. Les données historiques des capteurs IIoT machines, combinées aux données fabricant, peuvent entraîner un algorithme qui prédit quand les machines tomberont en panne. En utilisant les données déjà disponibles, l'algorithme permet une stratégie de maintenance prédictive réduisant davantage coûts et temps d'arrêt.

Planifier les mises à niveau et changements d'agencement

Le jumeau numérique est particulièrement utile pour auditer et planifier mises à niveau ou réorganisation de l'usine. Par exemple, les erreurs courantes d'agencement de ligne deviennent plus évidentes quand on combine un jumeau numérique avec des données de flux de trafic ou de ressources montrant où travailleurs et marchandises se bloquent.

Un jumeau numérique et la modélisation du système CVC permettent d'évaluer l'efficacité du système actuel et de simuler comment une nouvelle opération CVC améliorerait le flux d'air, le confort de l'usine et la qualité de l'air.

Certaines entreprises doivent respecter des normes sectorielles sur l'exposition des travailleurs aux particules aéroportées. Les gestionnaires peuvent utiliser des modèles de qualité d'air pour simuler cette exposition — les aidant à déterminer si une mise à niveau sera assez efficace pour protéger les travailleurs.

Analyser les processus de l'usine

Les jumeaux numériques aident les gestionnaires à mieux comprendre comment leur usine fonctionne et s'inscrit dans la structure globale de l'entreprise. Ils peuvent modéliser flux de travail, processus et chaînes d'approvisionnement, et une combinaison permet aux gestionnaires de « zoomer out » depuis leur usine pour observer le flux de marchandises depuis les entrepôts et fournisseurs.

La même technologie permet aussi de « zoomer in » pour voir le mouvement de composants individuels à travers l'usine. Des traceurs RFID et dispositifs similaires attachés à une palette ou une pièce donnent aux gestionnaires une image de la façon dont les marchandises traversent l'usine et le processus de fabrication.

Les données de ces systèmes aident aussi à améliorer les initiatives de traçabilité du site. Les bonnes informations déterminent les matériaux sources et conditions de fabrication pour chaque article sortant de la ligne de production.

Les fabricants suspectant un problème sur un lot ou ensemble d'articles peuvent faire examiner les données de production aux gestionnaires pour identifier les éléments les plus susceptibles d'être impactés, réduisant l'étendue d'un rappel.

Utiliser les jumeaux numériques pour rationaliser les processus d'usine

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

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

Les jumeaux numériques pourraient devenir un investissement essentiel pour les fabricants alors que la volatilité du marché et la demande croissante rendent l'efficacité manufacturière plus importante.