Jumeau numérique : transformer la façon dont nous interprétons les données

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Qu’est-ce qu’un jumeau numérique ?


Un jumeau numérique est une représentation virtuelle d'un produit, d'un processus, d'une personne ou d'un lieu physique qui permet de comprendre et de prévoir ses équivalents physiques.

Un jumeau numérique comporte trois composantes : une définition numérique de son homologue (générée à partir de données CAO, PLM, etc.), des données opérationnelles/expérientielles de son homologue (recueillies à partir des données de l'Internet des Objets, de la télémétrie du monde réel et au-delà), et un modèle d'informations (tableaux de bord, IHM, etc.) qui met en corrélation et présente les données pour favoriser la prise de décision.

Un jumeau numérique est bien plus qu'une simulation, qui n'est qu'une prédiction basée sur des données du comportement d'un environnement physique, d'un processus, d'une personne ou d'un produit. Un jumeau numérique couvre l'ensemble du cycle de vie d'un produit et peut être utilisé dans les domaines de l'ingénierie, de la fabrication et des services.

Pourquoi un jumeau numérique est-il important ?

Avec les progrès constants de la technologie numérique, les jumeaux numériques deviennent de plus en plus robustes et de plus en plus importants pour les entreprises. Grâce à la technologie des jumeaux numériques, les entreprises peuvent utiliser les données de produits réels pour améliorer la prochaine génération de produits, identifier plus facilement les goulets d'étranglement dans les processus ou aider les techniciens de service sur le terrain afin d'accélérer les réparations. Lorsque vous étudiez les cas d'utilisation des jumeaux numériques, tenez compte du retour sur investissement et de la valeur qu'ils apporteront à l'entreprise.
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Comment fonctionne un jumeau numérique ?

Les jumeaux numériques reproduisent virtuellement l'actif physique dans un environnement entièrement numérique. Les données, souvent capturées par des capteurs intelligents et d'autres technologies de l'Internet des objets, sont introduites dans un système logiciel conçu pour recréer en permanence et en temps réel les actions, les caractéristiques, les capacités et les comportements opérationnels de l'actif.

C'est ce flux continu de données qui distingue un jumeau numérique d'une simulation. Les simulations sont des modèles virtuels de divers actifs ; cependant, elles ne nécessitent pas un dialogue constant avec le monde physique pour créer diverses lectures et des chemins opérationnels potentiels pour l'actif en question.

Étant donné la quantité d'informations impliquées dans la création et la maintenance d'un jumeau numérique, il est courant de recourir à l'apprentissage automatique pour aider à trier et hiérarchiser les données. L'apprentissage automatique est une application de l'IA utilisée pour créer des algorithmes et des modèles capables d'effectuer des tâches sans instructions constantes et spécifiques de l'utilisateur. Il s'appuie plutôt sur l'analyse des modèles et l'inférence pour les opérations futures.

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Quels sont les défis que le jumeau numérique permet de relever ?

Réduction des temps d'arrêt : Les temps d'arrêt, planifiés ou non, peuvent coûter beaucoup d'argent à une entreprise. Grâce à la technologie des jumeaux numériques, les entreprises peuvent être mieux préparées à résoudre les problèmes plus rapidement, voire à les éviter complètement.

Efficacité opérationnelle : Les jumeaux numériques peuvent mettre en évidence des problèmes auparavant indétectables et guider les responsables pour qu'ils apportent des améliorations fondées sur les données.

Amélioration des produits : Les concepteurs de produits peuvent utiliser les informations fournies par les jumeaux numériques pour améliorer le produit dans les prochaines versions ou pour découvrir des possibilités de nouvelles lignes de produits ou de nouvelles fonctionnalités sur la base des données d'utilisation du produit.

Améliorer l'expérience client : Les jumeaux numériques peuvent être utilisés pour offrir de nouvelles expériences et fonctionnalités aux clients.

Optimisez les capacités d’assistance : Assistez les techniciens de service et les clients en les guidant via la réalité augmentée pour fournir des services d'experts à distance ou améliorer les taux de réparation dès la première intervention.

Qualité constante des produits : Les jumeaux numériques ayant une contrepartie physique, les opérateurs peuvent consulter des données et des informations détaillées, trouver des modèles et résoudre les problèmes de qualité ou de service de manière proactive.

Quels sont les avantages de la technologie du jumeau numérique ?

Améliorer l'agilité et la résilience de la chaîne d'approvisionnement

Les perturbations de la chaîne d'approvisionnement ont mis l'accent sur l'agilité et la résilience. Une combinaison de technologies et de plateformes émergentes a permis de créer un jumeau numérique de la chaîne d'approvisionnement physique de bout en bout. Grâce à ce type de jumeau numérique, les entreprises disposent d'une visibilité sur leur chaîne d'approvisionnement, notamment sur les délais, et peuvent procéder à des ajustements en temps réel en interne et avec leurs partenaires.

Réduire le temps de mise sur le marché des produits

Avec les jumeaux numériques, les entreprises reçoivent en permanence des informations sur les performances de leurs produits sur le terrain. Grâce à ces informations, elles peuvent faire évoluer et innover leurs produits plus rapidement et avec plus d'efficacité.

Permettre de nouveaux modèles commerciaux (par exemple, le produit en tant que service)

Les jumeaux numériques présentent parfois un avantage secondaire si l'on est capable d'envisager les possibilités. Avec une meilleure visibilité des données sur les produits, il pourrait y avoir des possibilités d'abonnements et d'offres permettant d'améliorer le service ou l'assistance aux clients.

Augmenter la satisfaction des clients

Les jumeaux numériques peuvent contribuer à améliorer la satisfaction des clients grâce à des cas d'utilisation tels que la maintenance prédictive, mais comme ils collectent des données en temps réel sur le produit, ils peuvent également permettre un service client et des opérations de réparation plus fluides, tout en fournissant des informations sur les améliorations futures du produit.

Améliorer la qualité des produits

Cet avantage s'acquiert avec le temps et la collecte de données par le biais des jumeaux numériques. Une fois les investissements initiaux réalisés, les améliorations générationnelles d'un produit, basées sur des données opérationnelles réelles provenant de nombreux jumeaux numériques, peuvent informer les ingénieurs et les concepteurs lors du développement d'un nouveau produit ou d'une nouvelle version.

Améliorer l'efficacité opérationnelle

Les jumeaux numériques offrent les informations nécessaires pour gagner en efficacité opérationnelle tout au long de la chaîne de valeur. Avec les jumeaux numériques basés sur les processus, par exemple, les organisations peuvent rassembler différents ensembles de données pour capturer des informations en temps réel sur les performances des actifs et de la production. Elles peuvent non seulement voir où se trouvent les goulets d'étranglement, mais aussi comment les solutions potentielles pourraient avoir un impact sur l'ensemble du processus.

Améliorer la productivité

Le problème de la rotation et de la fidélisation du personnel est presque universel dans tous les secteurs d'activité. Lorsqu'un employé qualifié part, il emporte presque toujours ses connaissances avec lui, ce qui crée un obstacle qui ralentit la productivité. Grâce aux jumeaux numériques, les entreprises peuvent atténuer certains de ces problèmes par le biais de la surveillance et de l'assistance à distance.

Informer des efforts en matière de développement durable

Il est possible, tout au long de la chaîne de valeur, d'identifier les possibilités de développement durable grâce aux jumeaux numériques. Il peut s'agir de remplacer les matériaux des produits par des options plus durables, de réduire les émissions de carbone ou les déchets dans le processus de fabrication, ou encore de diminuer le nombre de rotations des camions de service.

Augmenter la visibilité des données

Les jumeaux numériques permettent d'éliminer les silos de données dans l'entreprise et de dégager de la valeur tout au long du cycle de vie du produit (ou du processus). Les données historiques et les données en temps réel sont regroupées en un seul endroit.

Types de jumeaux numériques

Jumeaux de produits

Jumeaux de processus

Jumeaux de pièces

Jumeaux des actifs

Jumeaux de personnes

Que peuvent faire les jumeaux numériques ?

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Le jumeau numérique pour améliorer le service et le temps de fonctionnement

Avec PTC comme partenaire, Howden exploite des technologies de pointe telles que la réalité augmentée et l'IoT pour offrir de puissantes expériences immersives. Howden a pour objectif d'utiliser la technologie des jumeaux numériques pour aider ses clients à réduire les risques commerciaux en améliorant le temps de fonctionnement de leurs machines.

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Jumeau numérique de lieux physiques, processus et personnes

Les avancées technologiques dans le domaine de l'informatique spatiale et de l'analyse permettent désormais de créer une réplique numérique précise des lieux physiques, également appelée jumeau numérique. En intégrant plusieurs ensembles de données, l'analyse spatiale offre une vue d'ensemble et détaillée d'une usine, permettant ainsi de formuler des recommandations fondées sur des données pour améliorer les processus et les performances. Découvrez comment dans cette vidéo du PTC Reality Lab.

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Principales caractéristiques des jumeaux numériques

Intégration des données en temps réel

La caractéristique principale des jumeaux numériques est leur capacité à utiliser les données du monde réel en temps réel. On peut affirmer que deux facteurs contrôlent l'efficacité d'un jumeau numérique plus que tout autre : le timing et les données. Plus le jumeau intègre de sources d'information, plus la lecture de son homologue physique est complète.

Un déploiement efficace de l'IoT aidera les utilisateurs à capturer les données nécessaires pour alimenter leurs jumeaux numériques. De nombreux capteurs intelligents sont conçus pour faciliter ce flux constant de données du monde physique vers le monde numérique.

Communication bidirectionnelle

Si certaines organisations peuvent classer une simulation autonome comme un jumeau numérique, PTC ne le fait pas. La différence cruciale réside dans la communication bidirectionnelle. Les simulations peuvent être incroyablement complexes, ainsi que très utiles dans de nombreuses situations, mais elles sont, par nature, autonomes. Il n'y a pas de communication entre la simulation numérique et son homologue dans le monde réel.

Les jumeaux numériques, en revanche, existent grâce à une communication bidirectionnelle des données. Cela signifie que chaque changement dans le monde physique est enregistré de manière dynamique dans le jumeau numérique, ce qui lui permet de se modifier et de se mettre à jour avec de nouvelles informations.

Modélisation prédictive

L'utilisation de la technologie des jumeaux numériques, en particulier en conjonction avec la technologie d'IA d'apprentissage automatique, peut permettre une modélisation prédictive. Il s'agit simplement de comprendre non seulement le jumeau physique maintenant, mais aussi à l'avenir. Une modélisation efficace du jumeau numérique mesure ce qui se passe, et l'IA peut utiliser ces modèles pour prédire avec précision les comportements et les opérations futurs, du moins dans les limites de ses capacités.

Un jumeau numérique d'une machine, par exemple, n'a pas nécessairement conscience d'une fuite de chauffage dans la zone environnante. Il informera toutefois l'utilisateur d'un changement de température dans la machine. C'est pourquoi PTC encourage une stratification complète de l'IoT : plus un jumeau numérique est alimenté en données, plus il devient efficace.

Surveillance permanente et contrôle amélioré

L'utilisation d'un jumeau numérique permet d'avoir une vue d'ensemble complète des performances de la contrepartie physique. Tant que le flux bidirectionnel de données est préservé, l'utilisateur disposera d'une lecture précise et actualisée, quelle que soit l'heure de la journée.

Ce contrôle accru ouvre de nouvelles possibilités d'amélioration du contrôle, ce qui peut conduire à des gains d'efficacité et, en fin de compte, à une augmentation de la productivité.

Applications des jumeaux numériques

Les applications avec des jumeaux numériques sont encore émergentes. Cette technologie permet d'obtenir un retour d'information en temps réel, voire une surveillance et des informations prédictives. Cela pourrait ouvrir de nouvelles opportunités de revenus, telles que l'amélioration de la prestation de services. Ces cas d'utilisation se traduisent par une satisfaction et une fidélité accrues des clients, grâce à une amélioration de la disponibilité des actifs et à un délai de résolution plus court.

Les jumeaux numériques font la différence dans trois domaines : l'ingénierie, la fabrication et le service.

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Jumeaux numériques en ingénierie

En ingénierie, la technologie des jumeaux numériques fournit une vision du produit qui permet aux équipes de mieux comprendre comment les produits sont utilisés sur le terrain, puis d'utiliser ces données pour fabriquer de meilleurs produits. Grâce à ce processus de conception en boucle fermée, les organisations d'ingénierie optimisent la forme, l'ajustement et la fonction des produits, ainsi que la qualité, bien au-delà de ce qui peut être réalisé en se basant sur des documents de spécification statiques. En s'appuyant sur un modèle numérique...
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Jumeaux numériques dans le secteur manufacturier

Les applications de jumeaux numériques pour la fabrication continuent de se développer. En particulier avec les jumeaux numériques basés sur les processus, les entreprises gagnent en visibilité et en planification de la production, ce qui améliore l'agilité opérationnelle, augmente le débit et optimise l'efficacité des processus tout au long de la chaîne d'approvisionnement. Les cas d'utilisation spécifiques comprennent la surveillance de la production, la surveillance des actifs et le diagnostic des machines, en plus de prendre en charge les ...
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Jumeaux numériques dans l'assistance

Pour soutenir les équipes de maintenance et d'assistance, les jumeaux numériques sont utilisés pour améliorer la prestation de l'assistance et les offres qui améliorent la satisfaction des clients grâce à une disponibilité accrue et à un délai de résolution plus rapide. Les équipes les utilisent pour l'identification et la livraison des pièces de rechange, le guidage/la vérification visuelle des procédures pour les travailleurs de première ligne, la surveillance à distance et le service et la maintenance prédictifs.

L'avenir de la technologie des jumeaux numériques

De nouvelles technologies émergent qui permettront des jumeaux numériques de haute fidélité, ainsi que des connexions avec des processus de fabrication transformateurs, de la conception générative à la fabrication additive. Les jumeaux numériques, lorsqu'ils sont associés à des capacités d'intelligence artificielle, telles que l'apprentissage automatique et les algorithmes d'apprentissage profond, permettront d'obtenir de nouvelles informations opérationnelles. La blockchain permettra également d'accroître la transparence et la sécurité.

À mesure que les jumeaux numériques se répandent dans l'industrie, l'orchestration des réseaux de jumeaux numériques et l'établissement de communications entre deux jumeaux numériques distincts présentent un grand potentiel.

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Jumeaux numériques (Digital Twin) : questions fréquentes

Quelle est l'histoire de la technologie des jumeaux numériques ?

La technologie des jumeaux numériques est un concept qui existe depuis les années 1960, lancé par la NASA, qui a dupliqué physiquement les systèmes sur Terre pour les faire correspondre aux systèmes dans l'espace. La version NASA de la technologie des jumeaux numériques a permis à l'équipe de ramener l'équipage d'Apollo 13 à bon port.

Une nouvelle ère de jumeaux numériques a été inaugurée par Michael Grieves, membre de la faculté de l'université du Michigan, en 2002. Il a proposé qu'un jumeau numérique ait un lien entre la version physique et la version numérique. Cette définition perdure aujourd'hui, la technologie de l'IoT augmentant la pertinence, la fidélité et la rentabilité des jumeaux numériques.

Les jumeaux numériques sont-ils considérés comme de l'IA ?

Oui et non. Techniquement, un jumeau numérique peut être créé simplement en attachant un capteur à un objet physique et en enregistrant ses données. Cela dit, de nombreux jumeaux numériques utilisent l'apprentissage automatique (une application de l'IA) pour traiter et analyser ces informations de manière à les rendre exploitables par l'utilisateur.

Que sont les jumeaux numériques dans le métavers ?

Les jumeaux numériques fonctionnent dans le métavers (ou informatique spatiale) de la même manière que dans l'informatique traditionnelle. Le métavers industriel utilise souvent des jumeaux spatiaux, qui sont des jumeaux numériques basés sur l'emplacement qui fournissent un contexte 3D réel au flux de travail et à l'efficacité opérationnelle.

Où sont utilisés les jumeaux numériques ?

Les jumeaux numériques sont de plus en plus répandus dans de nombreux secteurs, notamment l'industrie manufacturière, les soins de santé, la construction, l'urbanisme, le pétrole et le gaz, l'aérospatiale et la défense, l'automobile et bien d'autres encore.

Ils sont utilisés dans différents rôles et cas d'utilisation tout au long du cycle de vie du produit, de l'ingénierie à la fabrication en passant par le service.

Quelle est la différence entre la continuité numérique et le jumeau numérique ?

La continuité numérique est le terme utilisé pour décrire l'accès universel aux données. Il s'agit de la connexion qui synchronise les informations connexes en amont et en aval provenant de sources et de systèmes multiples. La continuité numérique permet une représentation plus complète et en temps réel d'un produit, d'un processus ou d'une personne à travers les fonctions de l'entreprise.

L'unification des données de la continuité numérique est une condition préalable à la construction d'un jumeau numérique robuste.

En quoi les jumeaux numériques diffèrent-ils des simulations ?

Une simulation est le reflet d'un processus physique, d'un lieu, d'une personne ou d'un produit ; elle ne mesure jamais son homologue. Il s'agit d'une représentation numérique non ancrée d'un lieu physique, mais sans les mesures et réflexions constantes qui caractérisent un jumeau numérique. En résumé, les jumeaux numériques ne peuvent exister que s'ils ont une contrepartie physique, tandis que les simulations n'ont pas nécessairement besoin d'une contrepartie dans le monde réel.

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