La technologie des jumeaux numériques - du concept à la réalité

Les jumeaux numériques constituent la prochaine étape de l'évolution de la technologie de simulation. Les premiers développements ont commencé au 21e siècle, avec des simulations pilotées par ordinateur, la création d'AutoCAD et d'autres applications de simulation qui se sont développées jusqu'aux programmes actuels de conception de systèmes. Les technologies telles que l'augmentation de la puissance de calcul et la fiabilité des capteurs ont fait des jumeaux numériques une possibilité réelle.

Qu'est-ce que les jumeaux numériques ?

Le jumeau numérique est une solution qui permet de jeter un pont entre le monde physique et le monde numérique. Les jumeaux numériques font passer la modélisation 3D au niveau supérieur en capturant plus que de simples informations statiques et en devenant un modèle électronique vivant du produit. Les capteurs capturent des données dynamiques qui fournissent l'état précis du produit afin de mieux soutenir des domaines tels que la prévention, le dépannage et la gestion de la qualité. Ils fournissent des simulations réalisables et réalistes de ce qui se passera ou pourrait se passer avec un produit. En termes plus simples, selon la définition d'IBM, "le jumeau numérique est la représentation virtuelle d'un objet ou d'un système physique tout au long de son cycle de vie. Il utilise des données en temps réel et d'autres sources pour permettre l'apprentissage, le raisonnement et le recalibrage dynamique afin d'améliorer la prise de décision."

Les principales caractéristiques communes d'un jumeau numérique données par DHL sont les suivantes :

1. Un jumeau numérique simule à la fois l'état physique et le comportement de l'objet.

2. Un jumeau numérique est unique, associé à une instance unique et spécifique de l'objet.

3. Un jumeau numérique est connecté à l'objet et se met à jour en fonction des changements connus dans l'état, la condition ou le contexte de l'objet.

4. Un jumeau numérique apporte une valeur ajoutée grâce à la visualisation, l'analyse, la prédiction ou l'optimisation.

Effets dans l'industrie de la chaîne d'approvisionnement et de la logistique

Au début, les jumeaux numériques étaient utilisés dans des produits de grande valeur et à haute criticité tels que l'aérospatiale et la défense. Aujourd'hui, les entreprises commencent à collecter des données pour l'utilisation des jumeaux numériques en dehors de ces secteurs. Cela peut avoir une influence majeure sur le cycle de vie des produits et la fabrication.

Cycle de vie du produit

- Des itérations de conception plus rapides

- Réduction des coûts de développement grâce à la diminution du nombre de prototypes physiques

- Avantage concurrentiel lié à l'introduction rapide d'un produit sur le marché

- Fiabilité accrue du produit final

Fabrication :

- Spécifications distinctes pour les fournisseurs, créant des conceptions optimisées en matière d'expédition et de fabrication

- Modèles avec composants et matériaux spécifiques pour tous les produits

- Effectuer des simulations réalistes pour les aménagements, les processus et les flux de matériaux avant la création de l'installation

- Dépanner les produits défectueux afin de trouver les causes profondes et d'optimiser les performances futures.

Défis

Le plus grand défi auquel les jumeaux numériques sont confrontés dans le secteur de la logistique est la qualité des données. Les jumeaux numériques actuels ne sont pas des répliques électroniques exactes du produit. En effet, il est extrêmement coûteux de collecter et de nettoyer des données telles que l'état physique, chimique, électrique et thermique d'un produit. Pour contourner ce problème, les ingénieurs utilisent des hypothèses et simplifient leurs modèles.

La collecte de données de haute qualité peut être coûteuse, ce qui pose la question de savoir si la mise en œuvre des jumeaux numériques en vaut la peine. Les industries à haute valeur ajoutée et à haute criticité continueront à développer les jumeaux numériques, mais il est possible que l'industrie commerciale ne les adopte pas dans un avenir proche.