Ingénierie numérique

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Qu’est-ce que l’ingénierie numérique ?

L’ingénierie numérique consiste à appliquer les technologies numériques, les modèles basés sur les données et les simulations avancées pour concevoir, développer et gérer des systèmes et des produits complexes tout au long de leur cycle de vie. Elle exploite les modèles numériques, la continuité numérique, l’IA, l’IoT, le cloud computing et les jumeaux numériques pour améliorer l’efficacité, l’innovation et la collaboration.

Plutôt que de s’appuyer sur des prototypes physiques et des processus séquentiels, l’ingénierie numérique crée des environnements dynamiques et connectés où les idées peuvent être testées et affinées dans un espace virtuel. Cette approche est rapidement devenue essentielle pour les organisations qui souhaitent gagner du temps, fournir des produits de haute qualité et suivre l’évolution rapide des marchés.

 

L’importance de l’ingénierie numérique

L’ingénierie numérique est un catalyseur qui permet de repenser la manière dont les systèmes complexes sont conçus, construits et entretenus. En intégrant les données et les processus dans une base cohérente, l’ingénierie numérique :

Améliore le développement des produits
L’ingénierie numérique accélère l’innovation en transférant la conception et les tests dans des environnements virtuels. Les ingénieurs peuvent itérer rapidement et valider leurs idées sans attendre les prototypes physiques. Cela raccourcit les cycles de conception et aide les équipes à passer plus rapidement du concept au lancement.

Améliore la collaboration
Dans les processus d’ingénierie traditionnels, la conception, l’ingénierie et la fabrication ralentissent souvent les progrès. L’ingénierie numérique aide à briser ces silos grâce à des modèles centralisés et au partage des données en temps réel. Toutes les personnes travaillant sur le projet ont accès à une source unique d’informations, ce qui garantit que chaque décision est prise en connaissance de cause.

Optimise les performances du système
L’ingénierie numérique exploite des simulations basées sur l’IA et des analyses prédictives pour optimiser les performances du système et minimiser les risques de conception bien avant le début de la production. Les modèles virtuels permettent aux équipes de tester, vérifier et valider les produits dans diverses conditions sans avoir à construire des prototypes coûteux, ce qui permet aux ingénieurs d’affiner les fonctionnalités, la durabilité et l’efficacité dès le début du processus.

Réduit les coûts et les risques
Les tests physiques et les modifications de conception à un stade avancé sont coûteux et souvent évitables. En transférant une grande partie du travail de validation et d’optimisation vers des environnements virtuels, l’ingénierie numérique réduit le besoin d’itérations physiques coûteuses. L’analyse prédictive permet d’identifier les défaillances ou les inefficacités potentielles avant qu’elles ne deviennent des problèmes concrets.

Prend en charge la gestion du cycle de vie
La valeur de l’ingénierie numérique va bien au-delà de la conception initiale et de la fabrication. En conservant des modèles numériques qui évoluent avec le produit, les entreprises créent une boucle de rétroaction qui relie la conception, la production, l’exploitation et la maintenance. Les informations issues de l’utilisation réelle sont réinjectées dans les conceptions futures, ce qui permet une amélioration continue.

 

Composants clés de l’ingénierie numérique

L’ingénierie numérique ne se définit pas par un outil ou une technologie unique, mais par un système connecté de fonctionnalités qui fonctionnent ensemble. Il est essentiel de comprendre ses composants clés:

Ingénierie des systèmes basée sur des modèles (MBSE)
Au lieu de s’appuyer sur des spécifications longues et des schémas disparates, les équipes travaillent à partir d’un modèle unifié de l’intention de conception qui est mis à jour en continu à mesure que les conceptions évoluent. La MBSE facilite la gestion de la complexité et fournit une base pour l’intégration d’autres technologies numériques tout au long du cycle de vie du produit.

Technologie du jumeau numérique
Un jumeau numérique est l’équivalent virtuel d’un produit, d’un système ou d’un processus physique. Il capture des données détaillées (telles que les performances opérationnelles, les conditions environnementales et le comportement des utilisateurs) et permet aux ingénieurs de simuler des produits sans intervention physique directe. Plus le jumeau reçoit de données réelles, plus sa précision et sa valeur augmentent.

Intelligence artificielle (IA) et apprentissage automatique (ML)
L’IA, y compris le ML, est un catalyseur essentiel de l’ingénierie numérique. En analysant de vastes ensembles de données plus rapidement que ne le pourraient des équipes humaines, diverses applications de l’IA identifient des modèles, prévoient des résultats et recommandent des améliorations qui renforcent les performances et la fiabilité des produits. Elles automatisent également les tâches routinières, ce qui permet aux équipes de concentrer leurs efforts sur la résolution créative des problèmes.

Intégration du cloud computing et de l’Internet des objets (IoT)
Le cloud computing et l’IoT étendent la portée et la puissance de l’ingénierie numérique. Les plateformes cloud fournissent l’infrastructure nécessaire pour stocker, traiter et analyser des ensembles de données d’ingénierie volumineux, tandis que les appareils IoT connectent les produits physiques à l’infrastructure numérique via des fils numériques.

Simulation et tests virtuels
La simulation et les tests virtuels permettent aux ingénieurs de prédire le comportement d’un produit dans diverses conditions sans avoir à construire de prototypes physiques coûteux. Cette fonctionnalité raccourcit les délais de développement, améliore la fiabilité des produits et réduit les coûts. Elle permet également aux ingénieurs d’explorer un plus large éventail d’alternatives de conception, ce qui conduit à des solutions plus innovantes et plus efficaces.

 

Ingénierie numérique vs ingénierie traditionnelle

Alors que l’ingénierie traditionnelle s’appuie sur des documents statiques et des processus séquentiels, l’ingénierie numérique utilise des modèles dynamiques et un retour d’informations continu pour permettre des itérations plus intelligentes.

Aspect	Ingénierie numérique	Ingénierie traditionnelle
Processus de conception	Basé sur des modèles, axé sur la simulation	Prototypage physique et essais
Collaboration	Partage de données en temps réel basé sur le cloud	Équipes cloisonnées, avec beaucoup de documents
Essais et validation	Simulations virtuelles et informations basées sur l’IA	Tests physiques et analyse manuelle
Rapidité et efficacité	Itérations plus rapides, processus automatisés	Cycles de développement plus longs
Évolutivité	S’adapte aux usines intelligentes et à l’IoT	Intégration limitée avec les systèmes modernes

 

Industries qui bénéficient de l’ingénierie numérique

Parmi les principales industries qui peuvent bénéficier de l’ingénierie numérique, on peut citer :

Aérospatiale et Défense
L’ingénierie numérique améliore la préparation des missions en renforçant la fiabilité des systèmes, en rationalisant la conformité et en permettant des mises à jour rapides. Par exemple, les jumeaux numériques peuvent surveiller les systèmes des avions en temps réel afin d’améliorer la sécurité et de prolonger la durée de vie.

Automobile
Des transmissions électriques aux technologies autonomes, l’ingénierie numérique accélère l’innovation dans l’industrie automobile. Les grands constructeurs automobiles utilisent souvent des simulations basées sur l’IA pour valider des systèmes complexes et optimiser les performances, ce qui réduit les essais routiers coûteux et raccourcit les cycles de développement.

Fabrication
Les usines intelligentes dépendent de l’ingénierie numérique pour gagner en efficacité et en résilience. Les données en temps réel, l’analyse prédictive et l’automatisation basée sur des modèles permettent une maintenance proactive et une optimisation continue des processus dans les ateliers.

Santé et dispositifs médicaux
La précision est essentielle dans le domaine des technologies de la santé. L’ingénierie numérique soutient le développement sûr et accéléré des appareils portables, des systèmes d’imagerie, des outils de surveillance à distance, etc. Elle garantit une validation rigoureuse tout en accélérant la mise sur le marché.

Energie et infrastructures
Dans les domaines de la production d’électricité et de la construction, les jumeaux numériques permettent une surveillance en temps réel, l’optimisation des ressources et la maintenance prédictive. Résultat : une durée de vie plus longue des actifs, moins de perturbations et des opérations plus durables.

 

Les défis de l’ingénierie numérique

Si l’ingénierie numérique offre des avantages considérables, sa mise en œuvre n’est pas sans obstacles. Il est essentiel de comprendre les obstacles courants pour élaborer une stratégie d’ingénierie numérique résiliente:

• Complexité et intégration des données : la gestion de volumes massifs de données d’ingénierie sur différents systèmes représente un défi. Une intégration transparente est essentielle pour garantir la synchronisation des données tout au long du cycle de vie.
• Coûts de mise en œuvre : la mise en place d’un véritable écosystème d’ingénierie numérique nécessite un investissement initial dans des logiciels avancés, des capacités d’IA, des outils de simulation et une infrastructure cloud. Ces coûts peuvent s’accumuler si les fonctionnalités ne peuvent pas être regroupées au sein de la même plateforme.
• Formation et adoption par les employés : les ingénieurs, les concepteurs et les fabricants doivent s’adapter à de nouveaux outils. Le succès de l’adoption dépend de programmes de formation solides et d’un changement culturel, et pas seulement du déploiement de la technologie.
• Risques liés à la cybersécurité : à mesure que les systèmes sont de plus en plus connectés, la protection des données sensibles contre les violations et les attaques par ransomware devient encore plus critique.

 

Comment l’ingénierie numérique prend en charge la gestion du cycle de vie des produits (PLM)

L’ingénierie numérique et le PLM sont étroitement liés. Ensemble, ils créent une continuité numérique qui relie les données produit et les processus associés, de la conception initiale à la production, en passant par l’exploitation et la fin de vie. Des solutions telles qu’Aras Innovator® exploitent les pratiques d’ingénierie numérique pour étendre la puissance du PLM et améliorer les résultats commerciaux.

Accélération du développement produit
La simulation de conception basée sur des modèles et le prototypage virtuel éliminent les itérations coûteuses et accélèrent la vérification et la validation de la conception. En connectant ces processus numériques à un système PLM, les entreprises bénéficient d’un parcours plus rapide et plus agile, de la conception à la mise sur le marché.

Améliore le contrôle qualité
L’ingénierie numérique permet d’identifier en amont les risques liés à la conception et de détecter rapidement les défauts. Intégrées au PLM, ces informations aident les équipes à résoudre les problèmes avant qu’ils n’atteignent la production, ce qui réduit les retouches.

Renforce le développement durable
L’optimisation basée sur la simulation réduit le gaspillage de matériaux et favorise des pratiques de fabrication plus écologiques. La capture de ces gains dans un système PLM favorise des pratiques de développement plus écologiques et simplifie le suivi de la conformité.

Optimise la maintenance et le support
Les jumeaux numériques et l’analyse font apparaître les problèmes émergents avant qu’ils n’aient un impact sur les performances. L’intégration de ces types de données opérationnelles dans le PLM crée une boucle de rétroaction qui prend en charge la maintenance basée sur l’état et prolonge la durée de vie des produits.

 

Construire un avenir plus intelligent et plus connecté

En connectant les modèles, les données et les équipes tout au long du cycle de vie des produits, l’ingénierie numérique accélère l’innovation, améliore la qualité des produits et rend les opérations plus durables. Les entreprises qui investissent aujourd’hui dans l’ingénierie numérique posent les bases d’une position plus compétitive pour demain.

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