Jumeaux Numériques Expliqués : Avantages, Cas d'Usage et Applications Industrielles

Que sont les jumeaux numériques ?

Les jumeaux numériques sont des représentations numériques ou virtuelles d'un objet ou processus physique. Ces représentations numériques sont alimentées par des données réelles acquises par des capteurs placés dans le processus réel, qui sont traitées avec des techniques d'Intelligence Artificielle. C'est-à-dire que ces données sont ce qui permet de représenter virtuellement le processus réel. À partir de là, on peut simuler des comportements, prédire comment un objet ou processus fonctionnera, entre autres choses.

Dans l'environnement industriel, on peut trouver des jumeaux numériques de produit ou de processus.

• Jumeaux numériques de produit représentent virtuellement toutes les parties physiques d'un produit : électronique, mécanique et logiciel.

  Cette représentation virtuelle permet de simuler différentes situations du processus de fabrication et d'utilisation. Ainsi, il peut être validé et testé sous tous les aspects, avant la fabrication.

• Les jumeaux numériques de processus sont une reproduction virtuelle des lignes de production où toutes les étapes sont intégrées. Si le processus est réel, on peut obtenir des données de celui-ci pour simuler certains comportements ; si au contraire il n'est pas en fonctionnement car il est en phase de conception, des données et situations peuvent être simulées avant la mise en service.

Les jumeaux numériques peuvent être très complexes ou très simples, selon le processus ou produit qu'on veut représenter et selon la quantité de données disponibles pour celui-ci.

Comment fonctionne un jumeau numérique ?

Pour développer et implémenter des jumeaux numériques, il est nécessaire de collecter l'information générée dans l'environnement physique. Cette information est collectée par des capteurs et autres dispositifs qui collectent des données réelles sur l'état du processus ou produit.

D'autre part, cette information doit être traitée et traitée correctement. Pour gérer tout ce volume de données, les capteurs et dispositifs doivent être connectés dans un système basé sur le cloud capable de recevoir les données en temps réel et de les traiter. Une fois les données traitées, il est possible de générer la réplique virtuelle, qui est un jumeau numérique.

Le jumeau numérique reçoit l'information des capteurs en temps réel et imite ce qui se passe dans la réalité. Par conséquent, il permet de représenter virtuellement d'éventuels problèmes qui surgissent pendant le développement ou le fonctionnement d'un processus ou machine et est très utile pour l'amélioration des comportements et l'efficacité des machines.

Par conséquent, il est nécessaire que tout le processus soit impliqué dans la création de ces jumeaux numériques, si on obtient de l'information de toutes les étapes du processus, cette réplique virtuelle sera plus représentative du processus réel.

Quels sont les avantages des jumeaux numériques ?

Les jumeaux numériques ont de nombreux avantages car ils améliorent le comportement des processus et produits, ce qui signifie généralement améliorer leur efficacité.

• Les jumeaux numériques permettent d'anticiper les problèmes potentiels qui peuvent surgir à l'avenir. Cela réduit les défauts de produit et raccourcit le temps de fabrication entre autres choses.
• Amélioration et optimisation des processus de production grâce à l'information réelle.
• Réduction des arrêts non planifiés dus à d'éventuelles erreurs.
• Ils réduisent les accidents car ils permettent de simuler toutes sortes de situations et cas de figure.
• Réduction des coûts de maintenance en réalisant des tâches de maintenance préventive.
• Opportunités d'amélioration continue par des simulations, identification des pannes et inefficacités.

Le jumeau numérique est un grand outil de l'Industrie 4.0 qui permet de tester de nouvelles technologies virtuellement pour simuler des comportements et réduire les risques. De plus, ils permettent de surveiller l'activité en temps réel et d'optimiser les comportements et états qui se produisent. On peut réaliser l'évaluation de performance d'un processus ou produit en temps réel avec peu de perte de productivité.

Applications des jumeaux numériques dans l'industrie

Les jumeaux numériques peuvent s'appliquer dans tous types d'industrie et pour différentes applications. Voici quelques exemples de secteurs et applications où les jumeaux numériques peuvent être utilisés.

• Fabrication

  Les jumeaux numériques permettent de simuler des processus complets avec toutes leurs étapes. Cela permet, à son tour, d'optimiser l'ensemble du processus. Il peut s'appliquer directement aux produits tant dans le processus de conception que de fabrication. Ils permettent de prédire le fonctionnement d'un produit ou processus de production avant sa mise en service, ce qui permet d'anticiper d'éventuelles erreurs et d'économiser des coûts.

• Énergie

  Des modèles basés sur des données réelles peuvent être développés pour prédire des comportements qui optimisent les activités de génération d'énergie en analysant de grandes quantités de ces données. Les jumeaux numériques permettent de modéliser la performance des centrales électriques en représentant leur état et fonctionnement. Ils peuvent aussi aider à identifier la demande énergétique, réduire les coûts d'implémentation de nouvelles centrales et améliorer la prise de décision dans les étapes de stockage d'énergie.

• Automobile

  Ces représentations virtuelles peuvent simuler des comportements et prévenir d'éventuelles pannes tant en production que dans le fonctionnement ultérieur du véhicule. Un jumeau numérique économise des coûts et réduit les erreurs dans les étapes de production. Il permet aussi d'identifier d'éventuels goulots d'étranglement et de raccourcir le temps de développement. Enfin, ils améliorent la qualité du véhicule final.

• Logistique

  Les jumeaux numériques sont aussi utilisés pour simuler les flux de matériaux et de personnes, ce qui permet d'améliorer et d'optimiser les processus logistiques. Ils permettent de capturer tous les états du processus et de simuler différents scénarios. Ces simulations fournissent de l'information pour la prise de décision et permettent de prendre la plus appropriée dans chaque cas.

Pour conclure, les jumeaux numériques permettent de réaliser des tests virtuels beaucoup plus rentables que s'ils devaient être effectués dans le monde réel. Ils permettent de tester de nouvelles technologies, réduire les pannes et optimiser toutes sortes de processus et produits.

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