Jumeau Numérique

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Un jumeau numérique est la représentation virtuelle d’un produit physique ou d’un système d’actifs qui reflète la configuration en temps réel. De plus, il peut être utilisé pour naviguer, via un Digital Thread, dans toutes les informations pertinentes sur le produit, de la conception, la fabrication, les opérations et la maintenance, qui se sont produites pour cette configuration physique unique tout au long de sa vie.

L’histoire de la technologie des jumeaux numériques

Le jumeau numérique a été initialement conçu comme la base de la gestion du cycle de vie des produits (PLM). L’idée du jumeau numérique est apparue pour la première fois dans le livre de 1991 “Mirror Worlds” de David Gelernter. Cependant, la première utilisation pratique faisait partie d’une tentative de la NASA d’améliorer la simulation de vaisseaux spatiaux en 2010.

Comment fonctionne un jumeau numérique ?

Il existe d’innombrables cas d’utilisation pour l’utilisation d’un jumeau numérique afin d’améliorer les résultats commerciaux. En tant que fabricant, vous devez vous assurer que votre configuration “tel que construit” est aussi précise et détaillée que possible. Cela crée la première opportunité de développer une représentation exacte et unique de chaque produit fabriqué en capturant tous les composants électriques, électroniques, mécaniques et logiciels sérialisés et en les liant aux pièces d’ingénierie et à leur historique connexe, liant ainsi le produit à toutes les informations pertinentes du Digital Thread. Les modèles CAO, les simulations, les exigences, les ordres de modification, etc. sont pris en compte en fonction de la valeur qu’ils peuvent apporter pour soutenir vos cas d’utilisation requis. Vous pouvez également créer des configurations de jumeaux numériques uniques dans les opérations et la maintenance. Cela commence par la tenue de registres précis et le suivi de la configuration du produit et la gestion de ses modifications au fil du temps. L’objectif est que les fabricants de produits disposent d’une configuration de jumeau numérique dès que le produit est construit et continuent à gérer cette configuration et ses modifications au fil du temps – jusqu’à ce que le produit physique individuel soit mis hors service et recyclé.

Types de jumeaux numériques

Bien qu’il existe de nombreux types d’utilisation pour le jumeau numérique, les quatre types de jumeaux numériques les plus courants sont :

• Jumeau numérique de composant : Parfois appelé “jumeau de pièce”, le jumeau numérique de composant réplique les petits éléments du système, comme un capteur ou un interrupteur. Cela permet aux utilisateurs de surveiller la performance et les tests de simulation de ces dispositifs.
• Jumeau numérique de produit ou d’actif : La mise en œuvre de jumeaux numériques de produit ou d’actif offre aux ingénieurs un cadre pour surveiller la performance, détecter les problèmes nécessitant des améliorations et augmenter la productivité. Il ouvre également une nouvelle voie aux ingénieurs pour obtenir des informations et isoler des domaines potentiels d’amélioration.
• Jumeau numérique de système : Également appelés “jumeaux d’unité”, les jumeaux numériques de système dupliquent les actifs au niveau du système. Un jumeau numérique de système couvre l’ensemble spécifique des actifs d’un produit particulier, avec une surveillance en temps réel et des simulations fournissant des données précieuses pour éclairer la prise de décision stratégique grâce à la visibilité des processus.
• Jumeaux numériques de processus : Les jumeaux numériques de processus connectent les jumeaux de système en une seule entité pour explorer la collaboration entre différents systèmes. Il offre la vue la plus étendue des processus et des flux de travail des installations, permettant une analyse des données plus approfondie et plus nuancée.

Avantages et bénéfices du jumeau numérique :

• Les organisations de maintenance peuvent utiliser le jumeau numérique pour soutenir des stratégies avancées. Avec Aras, elles ont une vue de chaque configuration de jumeau numérique unique pour les actifs gérés. Elles peuvent examiner le statut opérationnel de tout actif pour identifier les besoins de maintenance à venir avant que des temps d’arrêt imprévus ne se produisent.
• Le jumeau numérique améliore la collaboration tout au long du cycle de vie du produit, aidant les entreprises à pivoter rapidement vers de nouveaux marchés stratégiques.
• En utilisant des applications telles que Aras Digital Twin Core, les organisations peuvent gérer numériquement le rythme des changements de configuration des actifs physiques et ajouter des caractéristiques à des pièces spécifiques pour définir quand la maintenance doit avoir lieu en fonction de tout événement opérationnel. Cela permet aux organisations d’adopter des stratégies de produit en tant que service pour des actifs complexes afin de créer des plans de maintenance pour répondre aux exigences réglementaires ou garantir une disponibilité en fonction des accords de niveau de service.
• La construction et la gestion des configurations de jumeaux numériques offrent un accès à leurs propres informations critiques – chaque fois que l’actif physique change.
• La construction d’un jumeau numérique crée une traçabilité fondamentale – les modifications peuvent être enregistrées avec les nouvelles informations de composant sérialisé pour maintenir la configuration du jumeau numérique à jour et montrer l’ancien composant comme faisant partie de sa traçabilité du Digital Thread.
• Vous pouvez utiliser le jumeau numérique pour prédire l’avenir. En fonction de la configuration individuelle d’un actif particulier et de l’utilisation de simulations, vous pouvez prédire ce qui se passera si nous remplaçons une pièce ou mettons à jour un logiciel.
• Un jumeau numérique est possible pour tout actif dans n’importe quelle industrie…

Le jumeau numérique offre des avantages significatifs aux fabricants et à d’autres industries axées sur les actifs. Le jumeau numérique permet de modéliser, d’adapter et d’étendre les configurations pour tout actif ou système d’actifs dans n’importe quelle industrie. Cela élimine les inexactitudes et les coûts associés en créant le contexte de chaque actif physique unique sur le terrain afin que les organisations puissent soutenir des scénarios complexes tels que la maintenance prédictive, l’optimisation des performances et même les mises à jour logicielles à distance. Bien qu’il existe des possibilités illimitées quant à la façon d’utiliser les jumeaux numériques pour améliorer les résultats commerciaux, voici quelques exemples :

• Fabrication : La technologie est disponible pour lier les données produit à mesure qu’elles sont créées aux étapes de conception, d’ingénierie et de fabrication et pour les capturer à mesure qu’elles changent. Nous appelons cela le Digital Thread. De nombreux fabricants réalisent l’importance de créer des fils numériques entre les départements. Tout doit être connecté au produit final à la dernière étape de la fabrication du produit. Cette configuration de jumeau numérique relie toute l’historique des données produit, les décisions, qui les a prises et pourquoi, y compris les modèles CAO, les simulations et les exigences.
• Nucléaire : Aras Innovator fournit la base de la seule source de données mise en œuvre par la première centrale nucléaire conçue et gérée avec le PLM comme colonne vertébrale. Cela leur permettra de fournir une configuration de jumeau numérique construite des réacteurs au moment de la livraison avec une traçabilité de toutes les données produit créées lors de la conception et de la fabrication du produit.
• Pétrole et gaz : PLM est important dans le développement de processus d’ingénierie améliorés et fournit une configuration de jumeau numérique construite qui permet un support de terrain plus sophistiqué et une maintenance prédictive. Par exemple, dans le pétrole et le gaz ou la production d’électricité, les changements sont fréquents, les produits sont nombreux et il existe des relations entre les produits – créant des systèmes de systèmes. Ces entreprises ont besoin de leurs configurations pour être plus automatisées afin de suivre le rythme des changements.
• Conception et maintenance des aéronefs : La construction d’une configuration de jumeau numérique crée une opportunité d’apporter des techniques de modélisation et de simulation à la phase d’exploitation d’un actif. Ces capacités peuvent être utilisées pour comparer les données opérationnelles et simuler le comportement de l’actif maintenant, ainsi que l’état futur de l’actif si les comportements se poursuivent. Cela permet aux organisations d’améliorer la précision des décisions d’exploitation et de maintenance pour optimiser leurs flottes d’aéronefs et peut être utilisé par les OEM pour soutenir les améliorations futures des produits dans les aéronefs de nouvelle génération.

Cas d’utilisation supplémentaires pour les jumeaux numériques

Au-delà des cas d’utilisation spécifiques à l’industrie pour les jumeaux numériques, il est également possible de les configurer en fonction des exigences uniques tout au long du cycle de vie du produit. Par exemple :

• Jumeaux numériques des exigences du client : En fonction du client, lorsqu’il reçoit votre produit ou système de produits, il peut étendre ou réduire la fidélité qu’il souhaite voir en fonction de la façon dont il envisage de maintenir le produit au fil du temps.
• Jumeaux numériques des modèles d’affaires : Ce concept permet une flexibilité dans la manière dont la configuration du jumeau numérique est configurée, liée aux accords de niveau de service fournis pour soutenir le produit final sur le terrain. Cela pourrait signifier que toute la configuration peut être accessible pour soutenir la vente de mises à niveau (voir achat de capacité de produit). Si le fabricant offre “le produit en tant que service”, la vue pourrait être basée sur ce qui doit être géré en fonction de la disponibilité garantie.
• Jumeaux numériques de la chaîne d’approvisionnement : En fonction de la chaîne d’approvisionnement gérée pour le même produit, une vue de configuration différente du jumeau numérique peut être requise. Les OEM peuvent avoir une vue extrêmement détaillée au niveau des composants de la chaîne d’approvisionnement. En revanche, le propriétaire/opérateur peut nécessiter une vue différente en fonction de la manière dont il opère et maintient avec ses fournisseurs pour soutenir les composants de réapprovisionnement pendant la maintenance.
• Jumeaux numériques de scénarios cibles : En fonction de ce que l’entreprise essaie d’atteindre financièrement ou opérationnellement, la configuration du jumeau numérique peut varier et s’adapter pour s’aligner sur les objectifs. Par exemple, une vue à plus haute fidélité serait nécessaire si votre organisation passe de la maintenance préventive à la maintenance prédictive. En revanche, si vous avez un produit défini par logiciel fonctionnant sur le terrain, vous pouvez souhaiter ne voir que les configurations logicielles de chaque actif pour déterminer quels actifs et quand des mises à jour over-the-air (OTA) peuvent être nécessaires.

L’avenir de la technologie des jumeaux numériques

Alors que des opportunités se présentent pour gérer des produits complexes sur le terrain, les organisations se rendent compte que la technologie existante doit être améliorée, ce qui rend difficile de suivre le rythme des changements. Vous pouvez utiliser le jumeau numérique pour prédire l’avenir. En fonction de la configuration individuelle d’un actif particulier et de l’utilisation de simulations, vous pouvez prédire ce qui se passera si nous remplaçons une pièce ou mettons à jour un logiciel. L’échec à exceller affecte les marques, la rentabilité et la durabilité des entreprises – cela crée l’opportunité de se transformer avec le jumeau numérique :

• Le jumeau numérique offre une vue de chaque jumeau numérique unique pour les actifs gérés. Ils peuvent examiner le statut opérationnel de tout actif pour identifier les besoins de maintenance à venir avant que des temps d’arrêt imprévus ne se produisent. C’est ce qu’on appelle la maintenance prescriptive. En fin de compte, cela permet aux fabricants de décider quand aborder les pannes potentielles avant qu’elles ne se produisent.
• La technologie des jumeaux numériques permet l’innovation tout au long du cycle de vie du produit, aidant les entreprises à pivoter rapidement pour saisir de nouvelles opportunités de marché en comprenant les applications uniques de leurs produits, la manière dont les clients les utilisent, comprendre les problèmes de qualité ou les nouvelles fonctionnalités fréquemment demandées.
• Le PLM aide les ingénieurs à concevoir des produits complexes futurs au lieu de simplement “suivre” ce qui était prévu. Exposer l’intention de conception dans le PLM a de nombreux avantages tout au long du cycle de vie du produit, et beaucoup impliquent la capacité de générer un jumeau numérique dans le contexte au lieu d’avoir à se rendre physiquement à l’actif sur le terrain. Il peut être utilisé pour analyser l’impact d’une mise à jour de produit proposée, tirer parti des données IoT dans la maintenance préventive ou activer/désactiver des services sans fil dans des variantes spécifiques de produits et autres. L’intelligence artificielle (IA) peut aider en permettant des recherches plus intelligentes, en générant des rapports spécifiques aux tâches à partir de données complexes ou en traduisant les exigences et les réglementations entre les langues sans perdre le contexte.
• Jumeaux numériques et durabilité : Les jumeaux numériques peuvent aider les entreprises à relever les défis de conformité environnementale, sociale et de gouvernance (ESG) en mettant en évidence des opportunités pour des produits et des pratiques plus durables. De plus, les fabricants de produits et les clients eux-mêmes peuvent utiliser les données du Digital Thread liées aux jumeaux numériques pour soutenir les exigences de rapport et de réglementation.