Jumeaux numériques pour les applications de fabrication discrète

De multiples technologies ont émergé ces dernières années et ont joué un rôle déterminant dans l’avancée de la fabrication intelligente et de l’IdO industriel (Internet des objets). Il s’agit notamment de l’analytique avancée, de l’intelligence artificielle (IA) et de l’apprentissage automatique (ML), de l’intelligence opérationnelle, de la robotique avancée, des systèmes cyber-physiques et de la conception générative pour la fabrication additive. Alors que chacune de ces technologies change le visage de la fabrication aujourd’hui, les recherches de l’ARC Advisory Group suggèrent que l’IdO industriel, les actifs intelligents connectés et le jumeau numérique ont l’impact le plus important sur la façon dont les entreprises mettent en œuvre les technologies qui permettent la fabrication intelligente.

Comment le jumeau numérique est mis en œuvre aujourd’hui
Un composant intégral d’un jumeau numérique d’un système de production est le modèle virtuel des produits, actifs et processus du monde réel. La modélisation virtuelle offre aux ingénieurs de fabrication la possibilité de simuler et de modéliser le virtuel et le physique, simultanément ou séparément. Cette approche de modélisation de systèmes jumeaux numériques leur permet de comprendre la nature holistique de leurs actifs et de leurs systèmes de production au sein de l’écosystème de fabrication global. De plus, nous assistons à l’émergence de puissants outils de développement de jumeaux numériques proposés par les fournisseurs qui permettront aux fabricants de comprendre exactement comment fonctionnent leurs systèmes et équipements d’usine, et leur permettront de prendre des décisions pour améliorer les performances et la qualité des produits grâce à l’intelligence humaine et artificielle.

Les jumeaux numériques peuvent être appliqués aux écosystèmes de fabrication discrets dans trois domaines distincts : produit, production et performance.

Le jumeau numérique du produit est utilisé pour permettre une conception plus efficace et améliorer le produit. Dans certains cas, le produit est l’équipement et les actifs réels utilisés dans le système de production. La modélisation de simulation virtuelle peut valider les performances du produit, tout en simulant le comportement actuel du produit dans un environnement physique. Cela fournit au développeur de produits une connexion physique-virtuelle qui lui permet d’analyser les performances d’un produit dans diverses conditions et d’apporter des modifications au modèle de conception virtuelle pour s’assurer que le produit physique fonctionnera comme prévu sur le terrain. Cela élimine le besoin de prototypes physiques et réduit le temps de développement.

Les jumeaux numériques de production sont utilisés dans la planification de la fabrication et de la production. Ils peuvent aider à valider les performances d’un processus de fabrication dans l’atelier avant que l’équipement de production physique et les cellules de travail n’entrent en production réelle. Aujourd’hui, la mise en service virtuelle de l’automatisation de la production – une technologie et un processus établis – fusionne avec la portée plus étendue du jumeau numérique. La mise en service virtuelle est généralement une validation unique d’un système de production automatisé. En revanche, le jumeau numérique représente un processus continu d’analyse et d’optimisation qui se déroule en temps réel. En simulant le processus de production à l’aide d’un jumeau numérique et en analysant les événements physiques à travers le fil numérique, les fabricants peuvent créer un environnement de production qui reste efficace dans des conditions variables.

Les jumeaux numériques de performance sont utilisés pour capturer, analyser et agir sur les données opérationnelles. Une première étape importante lors du développement et de la mise en œuvre d’un jumeau numérique consiste à identifier la configuration opérationnelle exacte du produit, de l’actif ou de l’équipement de production qui représentent les composants physiques.

Données de contexte et de configuration requises

Lors de la mise en œuvre, les entreprises utilisatrices doivent inclure le contexte dans la configuration du jumeau numérique. Pour que l’analyse prédictive ou l’IoT industriel soit efficace, le contexte (configuration physique) de l’actif et du système doit savoir exactement ce qui est nécessaire pour collecter les données opérationnelles et de performance pertinentes. Les entreprises qui mettent en œuvre un projet de jumeau numérique doivent commencer par capturer et gérer la configuration physique réelle de l’actif. De plus, en raison des nombreux cas d’utilisation d’un jumeau numérique tout au long du cycle de vie du produit, les responsables de la mise en œuvre seraient bien servis en utilisant une technologie de jumeau numérique capable d’intégrer un modèle de données flexible/dynamique.

L’élément opérationnel du jumeau numérique s’aligne étroitement sur les concepts et les technologies associés à l’IdO industriel. Alors que les modèles CAO virtuels et les simulations de performances du produit définissent l’ajustement, la forme et la fonction du produit, les données opérationnelles en temps réel sont la sortie numérique des actifs physiques en fonctionnement. Les informations sont capturées en temps réel par des capteurs, des terminaux IoT industriels et des dispositifs de périphérie intelligents. Cela relie le jumeau numérique à la réalité physique. Combinées aux diverses formes de données contextuelles, ces connaissances fournissent une base pour une prise de décision éclairée et opportune, conduisant à l’amélioration et à l’optimisation des processus.

Recommandations

Pour réaliser des avantages significatifs lors de la mise en œuvre d’un jumeau numérique pour la fabrication intelligente, les organisations doivent penser de manière holistique. Une mise en œuvre réussie est bien plus que des modèles de conception technique ou des composants mécaniques et électriques d’une cellule de travail de production. L’ensemble du système de jumeau numérique doit être modélisé en fonction des éléments virtuels et physiques et des sorties et résultats souhaités. Pour qu’un jumeau numérique, des analyses et des performances opérationnelles soient efficaces, le contexte du produit ou de l’actif au sein du système est nécessaire. Les avantages ultimes d’un jumeau numérique peuvent être quantifiés en comprenant dès le départ que la configuration physique est tout aussi importante que la conception virtuelle.

Leave a Comment