Exploiter le potentiel des jumeaux numériques
Les jumeaux numériques , et leur potentiel d'amélioration de l'efficacité et de stimulation de l'innovation, restent omniprésents dans les publications, livres blancs et blogs du secteur. Gartner a classé les jumeaux numériques parmi les 10 principales tendances technologiques stratégiques de 2019 et prévoit que d'ici 2021, plus de la moitié des entreprises industrielles les utiliseront pour gagner 10 % d'efficacité sur l'ensemble du cycle de vie des produits. Forbes a publié un article qui prédit : « […] nous sommes à l'aube d'une explosion technologique des jumeaux numériques ». Les entreprises qui utilisent le jumeau numérique peuvent ainsi acquérir un avantage concurrentiel et améliorer considérablement les délais de leurs processus critiques.
Mais comment concrétiser la promesse des jumeaux numériques tout en préservant les investissements considérables réalisés dans les personnes, les technologies et les processus ?
À une époque où le terme « disruption » semble être le plus utilisé lorsqu'on parle de nouvelles technologies, il peut paraître intimidant de revoir entièrement la conception de ses systèmes, ses processus et ses plateformes pour exploiter une nouvelle approche numérique du développement et de l'exploitation des produits.
Le parcours du jumeau numérique
La bonne nouvelle : vous n’y êtes pas obligé. La mise en place d’un jumeau numérique représente une évolution de vos systèmes et processus actuels, et les organisations en tirent profit à chaque étape.
Étape 1 : identification
La première étape de ce parcours consiste à identifier les avantages potentiels qu'un jumeau numérique basé sur la physique peut apporter aux processus de R&D et à l'organisation d'une entreprise.
Étape 2 : Créer un cas d’utilisation
Les projets susceptibles de tirer le meilleur parti d'une approche centrée sur le jumeau numérique, en termes d'efficacité ou de potentiel d'innovation, doivent être priorisés et soumis à la deuxième phase : la création du cas d'usage. À cette étape, le périmètre potentiel des jumeaux numériques dans le processus de conception est défini et les étapes de mise en œuvre sont convenues.
Une fois le cas d'usage créé, le processus de création d'un jumeau numérique se déroule en deux ou trois étapes supplémentaires : preuve de concept (PoC), jumeau numérique de sous-système et jumeau numérique complet . Chaque étape permet aux entreprises de découvrir l'application des jumeaux numériques dans leur environnement et de produire des résultats de simulation concrets. Chaque étape fournit également les éléments nécessaires à l'itération suivante, ce qui signifie que tous les investissements en temps et en ressources réalisés tout au long du processus contribuent au résultat final.
Étape 3 : Preuve de concept
La phase de validation de concept (PoC) est généralement définie comme une version simplifiée du jumeau numérique, centrée sur un aspect spécifique d'une machine, par exemple le comportement hydraulique d'un compacteur de sol vibrant en milieu naturel. La PoC s'appuie sur les données issues de votre système existant, telles que les modèles CAO 3D, les schémas hydrauliques ou les caractéristiques du groupe motopropulseur. Ces données servent ensuite à modéliser la simulation en temps réel qui sous-tend le jumeau numérique physique. L'un des avantages de la PoC est que la simulation produit des résultats concrets pouvant être analysés et utilisés en R&D. Parallèlement, la PoC initie les équipes de conception au processus de développement du jumeau numérique, ainsi qu'aux logiciels et outils nécessaires à l'exécution des simulations en temps réel.
Une fois la preuve de concept (PoC) menée à bien, le processus peut généralement emprunter l'une des deux voies suivantes : un jumeau numérique de sous-système pour approfondir la simulation d'un composant/sous-système spécifique ou un jumeau numérique complet afin d'analyser et de prédire le comportement de l'ensemble de la machine dans son environnement.
Étape 4a : Jumeau numérique du sous-système
Le jumeau numérique de sous-système permet d'approfondir la simulation réalisée lors de la preuve de concept (PoC) en créant des modèles plus précis de la machine, de l'environnement et du processus de travail. Ces modèles peuvent servir, par exemple, à l'automatisation des sous-tâches, à l'analyse au niveau des composants ou à la génération de données d'apprentissage pour la création d'algorithmes de maintenance préventive. Pour les fournisseurs de composants, le jumeau numérique de sous-système est une solution particulièrement adaptée, car il permet une analyse précise et un fonctionnement optimisé de leurs produits, sans nécessiter une intégration complète avec une machine réelle.
Étape 4B : Jumeau numérique complet
Enfin, le jumeau numérique complet est une représentation virtuelle précise de la machine, de son environnement et des processus de travail, reliés au système de contrôle global. Il permet d'analyser et de prédire le comportement de son homologue réel et offre des avantages tout au long du cycle de vie du produit. Parmi ceux-ci figurent l'implication précoce du client et le prototypage virtuel en R&D, une formation efficace des parties prenantes et des outils facilitant la mise en œuvre d'innovations basées sur l'IA, telles que la maintenance prédictive.
Un chemin sans embûches vers l'innovation numérique
Les jumeaux numériques basés sur la physique offrent un potentiel considérable d'économies d'énergie et un avantage concurrentiel aux entreprises pionnières. Leur intégration à votre cycle de vie produit ne nécessite pas de bouleversement majeur de vos systèmes et processus actuels. En priorisant judicieusement les cas d'usage, par exemple en R&D, et en vous engageant dans une démarche de jumeaux numériques où chaque étape apporte des bénéfices et prépare la suivante, vous préservez vos investissements dans vos systèmes existants tandis que vos équipes adoptent progressivement une approche de R&D centrée sur les jumeaux numériques. Il n'y a donc aucune raison de passer à côté du potentiel des jumeaux numériques pour votre organisation : une voie fluide vers l'innovation numérique est à votre portée.
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