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Bulent Yusuf mar., nov. 24, '20 4 min read

L’usine numérique en lien avec les jumeaux numériques

Qu'est-ce qu'une usine numérique et quel est son lien avec la technologie des jumeaux numériques ? Elles sont plus proches que vous ne le pensez.

La digitalisation (par le biais d’une usine numérique) promet de relever les défis et éliminer les goulets d'étranglement de la production moderne, tout en reconfigurant le réseau de production pour qu'il soit adaptable et à l'épreuve du temps.

Quels sont donc les concepts en jeu ? Selon la norme 4499 établie par l'Association des ingénieurs allemands (VDI), l'usine numérique est un terme générique désignant un réseau complet de modèles, de méthodes et d'outils numériques (y compris la simulation et la visualisation en 3D) intégrés dans un système de gestion continue des données. L'objectif d'une usine numérique est de planifier, d'évaluer et d'améliorer en permanence l'ensemble des structures, processus et ressources principales d'une usine réelle.

Le personnel nécessaire pour l’opération d’une usine numérique est le même que celui d'une usine ordinaire : des directeurs des opérations, des directeurs de site, des ingénieurs et des opérateurs. Mais leurs tâches quotidiennes sont gérées dans un environnement de données unique adapté à leurs besoins spécifiques.

Concentrons-nous maintenant sur les mots-clés « simulation » et « visualisation 3D » évoqués précédemment. Le domaine a connu des développements des plus prometteurs ces dernières années grâce aux avancées majeures de la technologie des jumeaux numériques. L'industrie manufacturière est en train de passer de modèles CAO statiques et de plans d'étage en 2D à des modèles 3D entièrement interactifs qui peuvent être enrichis d'informations supplémentaires.

La définition d'un jumeau numérique proposée par Gartner dans l’article « Hype Cycle for IT Evolution in Manufacturing 2019 » est la suivante :

Un jumeau numérique est une représentation virtuelle d'une entité telle qu'un actif, une personne ou un processus. Il est développé pour soutenir des objectifs commerciaux, qu’ils soient nouveaux ou remaniés. [...] Les éléments requis pour répondre aux objectifs commerciaux sont le modèle, les données, une association biunivoque et la possibilité de surveiller le processus. Les éléments facultatifs sont l’analyse des données, le contrôle et la simulation. »

La caractéristique principale d’un jumeau numérique est la relation symbiotique entre les objets physiques et virtuels, où l'échange de données est bilatéral et automatique. Toute modification de l'objet physique est reportée sur son jumeau numérique, et vice versa. Ces attibuts sont indispensables dans le cadre d'un système de gestion continue des données.

« Copie numérique » et « ombre numérique » sont des termes parfois mentionnés en lorsq’on parle de jumeaux numériques, mais il existe des différences subtiles. Une copie numérique est comme un jumeau numérique : une représentation d'un objet existant sous forme numérique, mais la distinction essentielle est que la modification de l'objet physique ne sera pas automatiquement reportée sur la copie numérique (et vice versa). En revanche, une ombre numérique est un échange de données automatisé strictement à sens unique, où une modification de l'objet physique se traduit par des modifications de l'objet virtuel, mais pas dans l'autre sens.

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Les trois catégories de jumeaux numériques

Notre définition d’un jumeau numérique est tout aussi acceptable que d’autres que vous rencontrerez. Rapprochons-la de notre discussion sur l'usine numérique. Une autre source réputée, cette fois PWC dans « Digital Factories 2020 », définit non pas un mais trois types différents de jumeaux numériques industriels.

Les trois catégories de jumeaux numériques :

  • Jumeau numérique d’un produit : Un jumeau numérique d’un produit est sa représentation numérique qui relie l'ingénierie et la gestion du cycle de vie des produits (GCVP) aux opérations de l’usine. Il est conçu dans le cadre du processus de R&D et contribue à la mise en avant du développement du produit. Il permet de simuler et de tester le produit à un stade précoce du processus.
  • Jumeau numérique d’un actif de production : Un jumeau numérique d'un ou plusieurs actifs de production est utilisé pour la conception, la mise en service virtuelle et le fonctionnement continu. L'accent est mis sur la simulation du fonctionnement d'un actif, afin de définir et d'optimiser ses paramètres clés et de soutenir la maintenance prédictive ou les applications de realité augmentée.
  • Le jumeau numérique de l’usine : Le jumeau numérique de l'usine aide à planifier, concevoir et construire le bâtiment et l'infrastructure de l'usine. Il peut être utilisé pour soutenir les tests, les simulations et la mise en service du bâtiment.

En ce qui nous concerne, les deux dernières sous-définitions sont les principaux domaines abordés dans la NavVis Digital Factory Solution.

Le jumeau numérique d'une usine ne se limite pas à un seul modèle. Imaginez que les processus de production de plusieurs sites dans le monde soient représentés virtuellement ; cela permettrait une visualisation globale des performances opérationnelles. Des tableaux de bord peuvent être mis en place pour visualiser les données en temps réel, par exemple pour comparer différents sites et identifier de nouvelles pratiques à mettre en œuvre pour améliorer la production.

Les jumeaux numériques sont donc incontournables pour pour la mise en place d’usines numériques.

Vous voulez en savoir plus ? Téléchargez notre nouveau guide sur les usines numériques, où vous trouverez plus d’informations concernant la mise en œuvre, l'utilisation et les avantages de la technologie des jumeaux numériques dans la production mondiale.

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