- Comment les entreprises mettent-elles en œuvre les jumeaux numériques en pratique ?
- Quels sont les avantages commerciaux de la technologie du jumeau numérique tout au long du cycle de vie du produit ?
- Pourquoi la technologie du jumeau numérique est-elle importante pour stimuler l'innovation ?
Ce sont les questions auxquelles nous avons cherché à répondre en organisant le 6e séminaire annuel Mevea. Grâce à la participation de plus de 250 personnes, à 12 présentations enrichissantes et à une salle entière dédiée aux démonstrations pratiques, nous avons exploré l'univers des jumeaux numériques pour découvrir et illustrer leurs applications concrètes actuelles.
L'importance des jumeaux numériques dans le développement des machines intelligentes
La journée a débuté par une présentation générale du concept de jumeau numérique et de son importance pour le développement de machines intelligentes et autonomes. Avec l'intelligence artificielle croissante, le développement de produits se complexifie, une part toujours plus importante des délais étant consacrée au développement et à l'implémentation de logiciels. Parallèlement, la concurrence mondiale accrue et la demande de productivité supérieure imposent de développer la prochaine génération de machines intelligentes et connectées plus rapidement et avec moins de ressources.
Frank Popielas , consultant exécutif chez CIMdata, affirme qu'une solution à la complexité du processus de développement pourrait consister à « innover à la vitesse de la pensée », et c'est là que le jumeau numérique peut faire toute la différence. Au lieu de se concentrer sur une seule étape du développement produit, les entreprises peuvent adopter une approche d'ingénierie système basée sur les modèles (MBSE) pour l'ensemble du cycle de vie de leurs produits et initier une méthode de travail interdisciplinaire pour parvenir à une innovation durable. En adoptant un processus de développement produit centré sur le jumeau numérique , des ingénieurs de différentes disciplines, telles que la mécanique, l'électronique et l'intégration de systèmes, peuvent travailler simultanément sur le même modèle de manière agile.
Selon Popielas, la clé du succès d'un projet de jumeau numérique réside dans le fait de commencer par les domaines que vous maîtrisez, de privilégier la simplicité et de l'intégrer à votre vision et stratégie d'entreprise. C'est la seule façon de garantir le déploiement réussi des capacités du jumeau numérique au sein de votre organisation, afin d'améliorer l'efficacité et d'accélérer l'innovation.
Mise en œuvre pratique des jumeaux numériques tout au long du cycle de vie du produit
Le séminaire Mevea de cette année était consacré aux applications concrètes de la technologie des jumeaux numériques utilisées aujourd'hui par les entreprises. Plutôt que de présenter nous-mêmes ces exemples, nous avons eu le plaisir d'accueillir des fabricants de machines lourdes parmi les plus innovants, tels que JCB , Junttan , Liebherr , Normet , Rocla et Sleipner , ainsi que des experts de l' Université de Loughborough et du Centre de recherche technique VTT de Finlande. Ils ont partagé leurs expériences en matière de mise en œuvre des jumeaux numériques tout au long du cycle de vie des produits.
Formation
L'un des cas d'utilisation les plus connus du jumeau numérique, associé à un simulateur, est la formation des opérateurs. Deux différences majeures distinguent la formation sur simulateur « traditionnelle » de la formation sur simulateur basée sur un jumeau numérique :
- Connexion au logiciel et au matériel du système de contrôle réel
- Précision de la simulation physique des machines, de l'environnement et des processus de travail
L'intégration du système de commande permet aux opérateurs de s'entraîner avec les commandes physiques exactes utilisées sur la machine réelle et de se familiariser avec les fonctionnalités avancées d'assistance à l'opérateur. Kalle Määttä, de Normet, explique que même les opérateurs les plus qualifiés peuvent tirer profit de la formation basée sur le jumeau numérique pour améliorer leur productivité et réduire les temps d'arrêt de leurs systèmes de projection de béton SmartSpray sur le terrain. La réduction des temps d'arrêt de production est également le principal moteur commercial de Sleipner, qui propose des formations sur simulateur à ses clients. Ces derniers pourraient ainsi perdre des milliers d'euros pour chaque heure de formation sur une véritable pelle minière.
Un autre avantage de la connexion des simulateurs aux logiciels de commande et interfaces utilisateur réels réside dans l'amélioration du transfert de compétences. Christian Schneider a présenté au public la manière dont Liebherr a formé ses grutiers dans une machine virtuelle simulant fidèlement les conditions de travail, grâce à un système de commande intégré. La solution télématique LiDAT connectée et l'application mobile intelligente de Liebherr fournissent un retour d'information essentiel sur les performances des stagiaires, comparable à celui des grutiers en situation réelle. En combinant le jumeau numérique aux données télématiques, Liebherr peut former efficacement ses opérateurs à réaliser leurs cycles de travail sur les grues maritimes Liebherr en toute sécurité et avec productivité.
Développement produit
Les capacités des jumeaux numériques ne se limitent pas à la formation des opérateurs. La conception et le développement de produits peuvent grandement bénéficier de leur introduction. Les défis rencontrés lors des premières phases du cycle de vie d'un produit sont multiples. Qu'il s'agisse du développement d'une interface utilisateur et d'un système de contrôle entièrement nouveaux, comme chez Junttan, du développement et de la validation virtuels de concepts, comme l'a expliqué Rocla, ou de l'intégration des fonctionnalités de plusieurs logiciels de développement via une interface commune, comme chez JCB, l'approche par jumeaux numériques peut contribuer à réduire les délais et à stimuler significativement l'innovation.
Surmonter de grands défis donne souvent d'excellents résultats :
Grâce à un travail acharné et à un dévouement sans faille, Junttan a pu gagner plus d'un an sur le délai de production en testant virtuellement son nouveau système de contrôle avant même la construction de la machine. Le jumeau numérique, initialement conçu pour les tests d'interface utilisateur, a également permis la formation des opérateurs, les tests logiciels et la démonstration de la nouvelle interface utilisateur grâce à la réalité mixte (RM).
Grâce à une approche de conception centrée sur le jumeau numérique, Rocla a pu virtualiser entièrement son processus de conception, de développement et de prototypage, générant ainsi des économies de temps et d'argent considérables. La clé de ce succès réside dans la parfaite correspondance entre le jumeau numérique du chariot élévateur Rocla et son homologue physique, tant au niveau de l'esthétique que des performances et des caractéristiques essentielles.
Enfin, JCB a expliqué comment ils sont désormais capables de réaliser des études plus approfondies sur leurs machines en combinant les forces de deux progiciels complémentaires qui les aident finalement à accroître l'efficacité et la productivité des machines.
Les jumeaux numériques dans la recherche et l'enseignement supérieur
Pour mieux comprendre quels développements futurs influenceront l'utilisation des jumeaux numériques, nous avons invité des intervenants de l'Université de Loughborough et du Centre de recherche technique VTT de Finlande à nous donner une idée de la manière dont le jumeau numérique stimule l'innovation au sein de la communauté scientifique.
Jake Rankin et Callum Newman, doctorants à l'Université de Loughborough, ont présenté les données relatives au rôle des jumeaux numériques dans l'apprentissage par renforcement et la vision par ordinateur, deux disciplines essentielles à l'autonomie des véhicules. Dans sa présentation, Rankin a expliqué en détail comment les algorithmes et leurs systèmes de récompense peuvent être développés grâce aux jumeaux numériques. De même, Newman a démontré l'intérêt d' utiliser cette technologie pour générer des jeux de données simulés permettant l'entraînement de réseaux de détection d'objets pour l'intelligence artificielle.
Une maintenance prédictive bien menée permet de réaliser des gains d'efficacité et, dans les cas les plus avancés, de sauver des vies. Ce dernier point est particulièrement vrai pour les avions de chasse, sujet de la présentation d'Aslak Siljander. Le Centre de recherche technique VTT de Finlande intervient dans divers secteurs, dont l'aérospatiale et la défense. En collaboration avec les Forces de défense finlandaises, VTT a développé le système HOLM (Hornet Operational Loads Measurement) pour analyser la fatigue et les dommages subis par les avions F-18 en vol . Grâce aux données recueillies, des simulations ont pu être réalisées, améliorant ainsi les prévisions de durée de vie des appareils et définissant les meilleures pratiques pour les pilotes, afin de prolonger la durée de vie de la flotte. La simulation fournit des informations précieuses susceptibles d'apporter des avancées majeures dans le domaine de la maintenance prédictive et de la prévision de la durée de vie des avions.
Conclusions
En conclusion, les jumeaux numériques peuvent apporter une solution à de nombreux défis rencontrés par les entreprises tout au long du cycle de vie de leurs produits. L'avantage de disposer d'une représentation virtuelle unique, basée sur la physique, de votre actif réside dans la facilité d'impliquer toutes les parties prenantes, internes comme externes, à différentes étapes du développement. Ceci s'applique aussi bien à la conception qu'au développement produit ou à la formation des opérateurs. Pour mettre en œuvre ces pratiques au sein de votre entreprise, il est essentiel de les intégrer à votre stratégie numérique . C'est seulement ainsi que vous pourrez profiter des avantages des jumeaux numériques dont de nombreuses entreprises bénéficient déjà.