Digital Twins: permettre la fabrication de nouvelle génération

Alors que le monde de la fabrication est confronté à une profonde transformation et à la nécessité de capitaliser sur la manne industrielle 4.0, la numérisation des équipements, des processus et des produits gagne en pertinence. Bien qu'il existe depuis des décennies, le concept de réplique numérique d'un actif physique est sur le point d'entrer dans une nouvelle ère.

La diminution du coût des capteurs et le progrès croissant des capacités de calcul ont fait de l'Internet of Things (IoT) omniprésent, largement accessible et évolutif. Cependant, il ne suffit pas de collecter sans interruption des flots de données sur le terrain, il faut également pouvoir les analyser et agir sur les résultats au moyen de réseaux distribués d'actionneurs. Les couches numériques et physiques se fondent en une sorte de méta-entité supérieure, surmontant ainsi les contraintes liées à la distance, au temps et à l'accessibilité.

Non seulement la valeur commerciale potentielle est considérable, mais vous avez également la possibilité de tisser une machine et une machine sans précédent. modèles d'interaction machine-machine, revenus générés par des modèles commerciaux innovants, et prévision et prévention d'opérations qui pourraient s'avérer dangereuses pour l'homme et l'environnement.

Vue d'ensemble

Depuis sa création, la définition et l'utilisation des jumeaux numériques ont subit une évolution significative: autrefois confinée à l’espace de gestion du cycle de vie des produits (PLM) et à une seule entité, elle offre maintenant le potentiel de dimensions et de perspectives supplémentaires.

Nous envisageons en particulier deux domaines complémentaires:

1. Jumeau numérique d'un actif

Lorsqu'un équipement est cloné et connecté numériquement, il devient un nœud de l'usine intelligente de la chaîne d'approvisionnement et plus largement, l’ensemble de l’écosystème.

• Il peut facilement recevoir et transférer des informations de / à ses pairs afin de participer au processus de production orchestré.
• Il est accessible aux partenaires commerciaux aussi divers que les fabricants, les opérateurs et les fournisseurs de services. , Et même des régulateurs.

2. Jumelage numérique d'un produit

Équiper un produit avec son compagnon numérique pourrait créer toute une gamme d'avantages:

• Une perspective comportementale à un moment donné du cycle de vie, à partir du développement élimination
• Modèles de déviation par rapport au modèle tel que conçu / tel que construit
• Ajustements rapides du processus

Néanmoins, les jugements sont toujours recommandés avant de se lancer dans une initiative de jumelage numérique; Bien qu'il soit facile d'imaginer que des produits assez complexes peuvent facilement payer en coûts de charge et d'effort, il est peu probable que de simples biens de consommation, du moins à court terme.

Fig.1: Vue d'ensemble de Digital Twins: produits, actifs, parties prenantes

L'appel à l'action: priorités

Bien que de nombreuses grandes industries manufacturières investissent dans la transformation numérique, le chemin risque d'être pavé d'obstacles . Quelques priorités stratégiques doivent être abordées pour éviter les périls d'un tel voyage:

• Recadrez le paradigme de la création de valeur et identifiez clairement les avantages à obtenir.
• Translate OT / IT convergence dans une feuille de route pour l’adoption / la mise à jour des technologies
• Définir la structure organisationnelle qui convient le mieux au nouvel ensemble de capacités; engage le personnel interne et les partenaires; et définit les rôles, les attentes et les modèles de collaboration.
• Développez-vous progressivement en commençant par un petit scénario pilote auto-cohérent, puis agrandissez-le une fois qu'il a abouti.

Fig. 2: Capacités habilitantes de Digital Twins

Avantages pour l'entreprise

Les organisations souhaitant être les chefs de file plutôt que les retardataires doivent faire échec à ces priorités en termes de modèles commerciaux, de processus et de modèles de travail et les réorganiser en conséquence.

1. Réorganisation en mer

Les jumeaux numériques offrent indiscutablement la possibilité d’atténuer les problèmes liés à la qualité des processus offshore et de combler les lacunes en compétences de la main-d’œuvre. De plus, de nouveaux modèles pourraient être conçus pour permettre aux micro-sites de fabrication de s’implanter afin d’optimiser la chaîne logistique, d’atteindre des niveaux élevés de personnalisation, de fournir des pièces de rechange rapidement et à leur destination finale, et d’opérer dans des zones auparavant inaccessibles (environnements difficiles ou dangereux, par exemple).

2. Services de valeur

Les méthodes traditionnelles d'achat de produits et d'actifs sont écartées au profit de modèles de tarification et de paiement centrés sur la valeur. Les performances opérationnelles réelles peuvent être mesurées et contrôlées au fil du temps, permettant ainsi des formats de paiement à l'utilisation et de paiement à la valeur qui ne tiennent pas compte des temps d'arrêt ou des pannes. Un service client précis, un traitement efficace des garanties et des rappels, ainsi que des packages de maintenance proactive génèrent de nouvelles opportunités commerciales.

3. Intelligence partagée

Les progrès technologiques permettent aux équipements et aux produits de comprendre et d'interagir avec leurs environnements environnants. Les données capturées ou générées sont échangées, généralement via le cloud, partagées entre plusieurs entités et mises à disposition pour alimenter des applications supplémentaires telles que les moteurs d'intelligence artificielle. En conséquence, des scénarios jadis futuristes, tels que le rééquilibrage en temps quasi réel des charges de travail sur plusieurs étages ou le comportement adaptatif des actifs, sont désormais à la portée de la main. En outre, la vente de données à des tiers en dehors des réseaux conventionnels (par exemple, les prévisions météorologiques / trafic, les assurances, etc.) pourrait générer des revenus et des alliances supplémentaires.

4. Normalisation à l'échelle

La hâte de saisir rapidement les opportunités commerciales offertes par l'Internet des objets a conduit à la prolifération de normes pour les périphériques, la gestion des données et la communication. Cependant, afin de faire évoluer la technologie des jumeaux numériques, la normalisation est essentielle pour simplifier l'interopérabilité, augmenter les synergies et améliorer la cybersécurité.

5. Conception et ingénierie collaboratives

La démocratisation de l'autorité implique que le consommateur final ait le droit de décider et de déterminer un nombre croissant de caractéristiques du produit ou même de dicter des améliorations. Afin de réagir rapidement aux demandes en constante évolution et de pérenniser cette approche, les domaines de logiciels et de matériel autrefois cloisonnés au silos doivent être parfaitement couplés et combinés de par leur conception. De plus, à mesure que les données sur le terrain sont collectées et analysées de manière transparente, des processus de mise à niveau peuvent être configurés pour exploiter les connaissances et ajuster les paramètres de conception et d'ingénierie. La convivialité, les performances et la résistance des matériaux peuvent varier considérablement en fonction des environnements et des conditions d’exploitation spécifiques, de sorte que les problèmes peuvent être prédits et résolus précisément là où ils risquent de se produire.

6. L'évolution de la maintenance

La maintenance basée sur le temps a été presque abandonnée au profit de méthodes préventives basées sur des règles. À cet égard, les normes industrielles les plus courantes semblent être limitées en raison de la petite quantité de données pouvant être traitées et de l'impossibilité d'analyser des anomalies autres que la violation des limites. Malgré des obligations légales persistantes autour des approches préventives, l'avènement combiné de capteurs bon marché et d'intelligence artificielle amène la maintenance encore plus loin: les données de terrain en temps réel peuvent être utilisées pour alimenter des algorithmes d'apprentissage automatique capables de détecter des tendances inhabituelles et de prédire les échecs bien avant qu'ils ne se produisent réellement. Cela devrait apporter des avantages considérables en assurant une disponibilité élevée des ressources et en optimisant les efforts de service, en particulier avec la maintenance normative, qui est sans doute la prochaine étape de l'évolution. Le système ne proposera pas seulement des pièces à remplacer ou à réparer; il émettra également un ordre de travail, puis définira et supervisera le flux de travail associé.

Fig.3: Scénarios de bout en bout pour Digital Twins

Par où commencer

Tout d'abord, il est primordial évaluer le niveau de maturité d'une organisation à l'aide de cadres d'évaluation dédiés. Une approche conceptuelle peut identifier les problèmes impérieux à résoudre ou les améliorations à mettre en œuvre, ainsi que les facteurs et les catalyseurs associés. Une fois que le scénario le plus précieux est identifié, commencez petit, prouvez l'efficacité de la solution, puis développez-vous pour tirer parti de la confiance gagnée auprès des parties prenantes.

De plus, les entreprises ont tendance à être réticentes lorsqu'il s'agit de modifier les modèles commerciaux et de s'orienter vers une solution ouverte. , esprit de travail axé sur la collaboration. De nouveaux modèles de gouvernance seront donc nécessaires pour gérer la nouvelle cohorte d’employés du numérique. Les tâches répétitives étant confiées à des outils automatisés, les indicateurs de performance clés classiques (par exemple, le débit) ne sont plus significatifs. La capacité d’agir dans des situations inhabituelles, l’esprit de collaboration et l’attitude de prendre des risques fondée sur des jugements personnels pèseront sans doute sur les nouveaux cadres d’évaluation. La réussite, la culture, la sensibilisation et l’engagement doivent être encouragés sans relâche.

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