{"id":27146,"date":"2022-04-04T08:00:00","date_gmt":"2022-04-04T08:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/knowhow.distrelec.com\/?p=27146"},"modified":"2022-03-31T08:10:03","modified_gmt":"2022-03-31T08:10:03","slug":"quest-ce-quun-jumeau-numerique-et-pourquoi-est-il-si-important-pour-lindustrie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/knowhow.distrelec.com\/fr\/internet-des-objets-iot\/quest-ce-quun-jumeau-numerique-et-pourquoi-est-il-si-important-pour-lindustrie\/","title":{"rendered":"Qu’est-ce qu’un jumeau num\u00e9rique et pourquoi est-il si important pour l’industrie ?"},"content":{"rendered":"\n

Le secteur manufacturier est en constante \u00e9volution. Les initiatives gouvernementales telles que l’industrie 4.0 contribuent \u00e0 l’efficacit\u00e9 de la fabrication et aux am\u00e9liorations op\u00e9rationnelles. De nombreux processus et am\u00e9liorations en mati\u00e8re d’automatisation se concr\u00e9tisent gr\u00e2ce aux technologies de l’internet industriel des objets (IIoT). En appliquant des capteurs et des actionneurs aux processus industriels et aux syst\u00e8mes de production, les syst\u00e8mes d’analyse et de contr\u00f4le peuvent optimiser les processus individuels et am\u00e9liorer l’efficacit\u00e9 de la production en temps r\u00e9el. Le d\u00e9ploiement de capteurs intelligents implique \u00e9galement l’introduction de technologies d’apprentissage automatique et d’intelligence artificielle.<\/p>\n\n\n\n

Avec plus d’informations sur ce qui se passe dans l’atelier de production, la direction de l’usine b\u00e9n\u00e9ficie des donn\u00e9es op\u00e9rationnelles qui en d\u00e9coulent. Toutefois, la pr\u00e9diction et la simulation d’autres am\u00e9liorations potentielles de l’efficacit\u00e9 des actifs physiques ne peuvent aller plus loin. La derni\u00e8re tendance pour rendre la production encore plus efficace est le jumeau num\u00e9rique.<\/p>\n\n\n\n

Dans cet article, nous expliquons ce qu’est un jumeau num\u00e9rique, ses avantages et comment il peut \u00eatre impl\u00e9ment\u00e9 dans une usine. Nous pr\u00e9sentons \u00e9galement une s\u00e9rie de solutions propos\u00e9es par les principaux fournisseurs de solutions d’automatisation industrielle afin d’approfondir les connaissances et d’aider les lecteurs \u00e0 choisir les aspects critiques de la mise en \u0153uvre d’une solution de jumeau num\u00e9rique.<\/p>\n\n\n\n

L’\u00e8re du jumeau num\u00e9rique<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Le r\u00e9sultat du progr\u00e8s technologique est souvent le changement. Le processus de modification du mode de fonctionnement d’un secteur ou d’un march\u00e9 peut prendre un certain temps, mais l’impact peut \u00eatre significatif sur plusieurs ann\u00e9es. Il suffit de regarder l’industrie manufacturi\u00e8re. Au d\u00e9part, dans le processus d’automatisation des processus contr\u00f4l\u00e9s par ordinateur, des capteurs et des actionneurs \u00e0 commande \u00e9lectrique ont \u00e9t\u00e9 mont\u00e9s dans divers \u00e9quipements de production, puis mis en r\u00e9seau dans des groupes de moyens de production interconnect\u00e9s. La direction de l’usine pourrait alors surveiller et d\u00e9terminer l’efficacit\u00e9 op\u00e9rationnelle et l’efficience des actifs au niveau du processus.<\/p>\n\n\n\n

Il y a dix ans, la quatri\u00e8me r\u00e9volution industrielle, l’industrie 4.0, ainsi que l’Internet industriel des objets (IIoT) en plein essor annon\u00e7aient des am\u00e9liorations de productivit\u00e9 encore plus importantes gr\u00e2ce \u00e0 l’utilisation de capteurs et de syst\u00e8mes de contr\u00f4le connect\u00e9s. L’usine d’aujourd’hui devient une op\u00e9ration all\u00e9g\u00e9e, efficace et tr\u00e8s performante.<\/p>\n\n\n\n

Plus les technologies progressent, plus il est possible d’accro\u00eetre l’efficacit\u00e9 d’une op\u00e9ration d\u00e9j\u00e0 efficace. Les syst\u00e8mes d’intelligence artificielle utilisant des algorithmes d’apprentissage automatique et des capteurs sans batterie commencent d\u00e9j\u00e0 \u00e0 analyser en temps r\u00e9el de grandes quantit\u00e9s de donn\u00e9es de fabrication.<\/p>\n\n\n\n

L’un des aspects manquants pour les propri\u00e9taires et les gestionnaires d’usines \u00e9tait la capacit\u00e9 de simuler et de mod\u00e9liser les ressources de production, les processus et m\u00eame le fonctionnement de l’usine enti\u00e8re. Comme pour tout syst\u00e8me ou processus, de l’\u00e9tablissement des co\u00fbts d’exploitation aux machines d’emballage, une compr\u00e9hension plus approfondie de ses fonctions peut r\u00e9v\u00e9ler de nombreux indices d’am\u00e9liorations potentielles et d’avantages commerciaux.<\/p>\n\n\n\n

Le concept de jumeau num\u00e9rique a \u00e9t\u00e9 invent\u00e9 il y a plusieurs dizaines d’ann\u00e9es. Il s’agit de la r\u00e9plique num\u00e9rique d’un processus afin de pouvoir simuler et mod\u00e9liser son fonctionnement \u00e0 des fins de budg\u00e9tisation et de planification. Cependant, la cr\u00e9ation d’une repr\u00e9sentation num\u00e9rique ou virtuelle d’un bien de production physique n\u00e9cessite d’\u00e9normes quantit\u00e9s de donn\u00e9es. Avec le d\u00e9veloppement de l’industrie 4.0, de l’IIoT et maintenant de l’IA, il est possible de cr\u00e9er un jumeau num\u00e9rique pour les applications industrielles – voir la figure 1.<\/p>\n\n\n\n

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Figure 1 – La combinaison de l’IIoT, de l’acc\u00e8s \u00e0 de vastes r\u00e9f\u00e9rentiels de donn\u00e9es de capteurs associ\u00e9s \u00e0 l’\u00e9mergence de l’intelligence artificielle et de la collecte de donn\u00e9es \u00e0 partir de dispositifs de p\u00e9riph\u00e9rie permet de cr\u00e9er des jumeaux num\u00e9riques de processus et de produits industriels (source : Schneider Electric).<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

La valeur commerciale des jumeaux num\u00e9riques<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

\u00ab\u00a0Jumeau num\u00e9rique\u00a0\u00bb peut d\u00e9signer de nombreux concepts ; c’est un terme dont la d\u00e9finition est tr\u00e8s vari\u00e9e. Il peut s’agir d’un processus impliquant des flux de travail de machines et une interaction humaine. Le terme d\u00e9signe \u00e9galement un syst\u00e8me qui, dans ce contexte, peut \u00eatre une op\u00e9ration de manutention des bagages dans un a\u00e9roport ou une pi\u00e8ce unique d’automatisation industrielle, telle qu’un robot. Les \u00e9quipes de conception de robots utilisent le jumeau num\u00e9rique de leur produit pour guider le d\u00e9veloppement et le fonctionnement des futurs robots. <\/p>\n\n\n\n

Quel que soit le produit dont vous cr\u00e9ez un jumeau num\u00e9rique, il y a de fortes chances qu’il vous apporte des informations que vous ne pourriez obtenir autrement. Un jumeau num\u00e9rique est une repr\u00e9sentation virtuelle car il est cr\u00e9\u00e9 \u00e0 partir d’un logiciel utilisant des masses de donn\u00e9es. D’autre part, on peut penser qu’il s’agit d’un mod\u00e8le math\u00e9matique pour simuler un objet physique.<\/p>\n\n\n\n

Si les jumeaux num\u00e9riques offrent des capacit\u00e9s de simulation et de mod\u00e9lisation, ils peuvent \u00e9galement fournir des informations beaucoup plus pertinentes qui seront utiles pour les processus et leur fonctionnement. Un jumeau num\u00e9rique est un objectif final ; il s’agit d’une plateforme ou d’un cadre d’apprentissage continu \u00e0 partir duquel une entreprise peut aider \u00e0 g\u00e9rer un processus, la fonction d’un produit ou un r\u00e9sultat \u00e0 l’\u00e9chelle de tout un syst\u00e8me, le tout bas\u00e9 sur des donn\u00e9es du monde r\u00e9el.<\/p>\n\n\n\n

Les r\u00e9sultats pour les entreprises peuvent \u00eatre vastes et vari\u00e9s, allant de l’augmentation de la productivit\u00e9 \u00e0 l’optimisation des processus de production et \u00e0 l’am\u00e9lioration de la s\u00e9curit\u00e9 par l’anticipation et la pr\u00e9vention des incidents. Ces informations peuvent profiter \u00e0 la fois au propri\u00e9taire du jumeau num\u00e9rique et \u00e0 tous les prestataires de services charg\u00e9s de fournir des services, d’att\u00e9nuer les risques et de r\u00e9duire les temps d’arr\u00eat co\u00fbteux.<\/p>\n\n\n\n

Les jumeaux num\u00e9riques ont \u00e9galement un r\u00f4le \u00e0 jouer dans la formation, en aidant les nouveaux employ\u00e9s \u00e0 comprendre pleinement le fonctionnement d’un processus et l’interaction des sous-processus dans un environnement s\u00fbr et sans impact. Lors de la planification de nouvelles installations de production, l’acc\u00e8s aux jumeaux num\u00e9riques peut rationaliser l’\u00e9tape de d\u00e9veloppement de nouvelles m\u00e9thodes et de mise en \u0153uvre de nouveaux \u00e9quipements. <\/p>\n\n\n\n

Comment commencer \u00e0 utiliser les jumeaux num\u00e9riques<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Les experts soulignent les avantages qu’il y a \u00e0 travailler avec un prestataire de services ad\u00e9quat et respect\u00e9 pour guider les clients dans les premi\u00e8res \u00e9tapes de la mise en \u0153uvre d’un concept de jumeau num\u00e9rique. Il y a un certain nombre de questions \u00e0 prendre en compte d\u00e8s le d\u00e9part. La premi\u00e8re question est de savoir par o\u00f9 commencer – par une ligne de production ou par des machines individuelles. Les facteurs cl\u00e9s comprennent les donn\u00e9es d\u00e9j\u00e0 disponibles et la mise en \u0153uvre \u00e9ventuelle de syst\u00e8mes d’intelligence artificielle ou d’apprentissage automatique.<\/p>\n\n\n\n

Schneider Electric Ecostruxure<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Schneider Electric<\/a> a \u00e9labor\u00e9 un cadre d’\u00e9cosyst\u00e8me (voir la figure 2) qui couvre l’ensemble du cycle de vie des actifs et d\u00e9finit la mani\u00e8re dont les donn\u00e9es sont g\u00e9r\u00e9es.<\/p>\n\n\n\n

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Figure 2 – Le cadre jumeau num\u00e9rique Ecostruxure couvre le cycle de vie des actifs, du Capex \u00e0 l’Opex. (source Schneider Electric)<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Siemens MindSphere<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

MindSphere est une solution compl\u00e8te d’IoT industriel bas\u00e9e sur le cloud, sous forme de plateforme en tant que service (PAAS), propos\u00e9e par Siemens<\/a>. MindSphere est bas\u00e9 sur la plateforme d’application \u00e9prouv\u00e9e Siemens Mendix et applique des analyses avanc\u00e9es, l’intelligence artificielle et l’apprentissage automatique aux solutions IoT pour optimiser les performances de l’entreprise, de la p\u00e9riph\u00e9rie au cloud.<\/p>\n\n\n\n

MindSphere permet aux clients de cr\u00e9er des r\u00e9pliques num\u00e9riques en boucle ferm\u00e9e des actifs de production physiques dans le domaine num\u00e9rique. En analysant les donn\u00e9es stock\u00e9es en temps r\u00e9el, les actifs de fabrication peuvent \u00eatre pris en charge tout au long de leur cycle de vie, de la conception du produit et de la planification de la production \u00e0 la mise en service et aux cycles ult\u00e9rieurs d’exploitation et de maintenance. La figure 4 montre l’\u00e9cosyst\u00e8me de la plate-forme MindSphere de Siemens.<\/p>\n\n\n\n

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Figure 4 – La plate-forme MindSphere de Siemens fournit une base ax\u00e9e sur les donn\u00e9es pour le d\u00e9ploiement de jumeaux num\u00e9riques industriels (source : Siemens)<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Siemens MindSphere : Digitalize and Transform n’est qu’une partie d’une solution qui permet aux fabricants qui ont d\u00e9j\u00e0 mis en \u0153uvre l’IIoT de passer \u00e0 l’\u00e9tape suivante en transformant davantage leurs mod\u00e8les d’entreprise. Il permet aux fournisseurs d’actifs en tant que service (assets-as-a service) de renforcer et d’\u00e9tendre leur engagement envers les clients sur la base d’optimisations des donn\u00e9es r\u00e9elles. MindSphere permet \u00e9galement aux clients de cr\u00e9er, tester et lancer facilement des applications IoT complexes et de proc\u00e9der \u00e0 des d\u00e9ploiements d’essai \u00e0 l’\u00e9chelle de l’entreprise sans impacter les calendriers de production actuels.<\/p>\n\n\n\n

MindSphere peut prendre en charge un large \u00e9ventail d’applications diff\u00e9rentes, de l’usine num\u00e9rique aux soins de sant\u00e9 en passant par les transports, l’\u00e9nergie verte et les industries de transformation, comme l’illustre la figure 5.<\/p>\n\n\n\n

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Figure 5 – Siemens MindSphere prend en charge un large \u00e9ventail d’applications IoT (source : Siemens)<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

FESTO Smartenance<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Le maintien de la continuit\u00e9 des actifs et des processus de production est un aspect de plus en plus important des op\u00e9rations de fabrication hautement efficaces d’aujourd’hui. Les pannes d’usine inattendues affectent les calendriers de production serr\u00e9s, ont un impact sur les clients, provoquent des pertes mat\u00e9rielles et nuisent gravement \u00e0 la r\u00e9putation d’un fabricant. La technologie assiste d\u00e9sormais les \u00e9quipes de maintenance des installations gr\u00e2ce \u00e0 une gamme croissante de techniques sophistiqu\u00e9es de surveillance en fonction de l’\u00e9tat, de sorte que les ing\u00e9nieurs peuvent programmer les r\u00e9parations et les remplacements en fonction des temps d’arr\u00eat pr\u00e9vus. Par exemple, les capteurs des n\u0153uds p\u00e9riph\u00e9riques fix\u00e9s aux moteurs surveillent les vibrations et les algorithmes d’apprentissage automatique \u00ab\u00a0\u00e9coutent\u00a0\u00bb les anomalies qui indiquent les premiers signes potentiels de d\u00e9faillance.<\/p>\n\n\n\n

FESTO<\/a> a \u00e9t\u00e9 la premi\u00e8re entreprise \u00e0 introduire un appareil de terrain intelligent – le module d’efficacit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique MSE6-E2M – dans le syst\u00e8me MindSphere via sa propre passerelle IoT CPX-IOT dans le cadre d’un projet d’essai.<\/p>\n\n\n\n

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Figure 6 – Diagramme de la configuration de base, de la compression des donn\u00e9es et du flux de donn\u00e9es du produit FESTO au syst\u00e8me MindSphere de Siemens (source : FESTO)<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Le projet a pr\u00e9sent\u00e9 au client une proposition pour une start-up simple, bas\u00e9e sur le cloud. Avec MindSphere, ces situations d’industrie 4.0 permettent d’analyser et, surtout, de combiner des donn\u00e9es disparates.<\/p>\n\n\n\n

Les solutions num\u00e9riques de gestion de la maintenance, telles que Smartenance de FESTO, constituent un outil simple, mobile et efficace pour les \u00e9quipes de maintenance. L’application Smartenance, bas\u00e9e sur un navigateur web, apporte de l’intelligence au flux de travail de maintenance, en informant les \u00e9quipes de service de l’\u00e9tat de maintenance de l’ensemble de l’installation via un appareil mobile. Les diagrammes d’actifs pertinents, les programmes de maintenance, les ordres de travail et la r\u00e9partition des t\u00e2ches sont accessibles via l’application Smartenance, ce qui simplifie consid\u00e9rablement les activit\u00e9s de maintenance. <\/p>\n\n\n\n

Omron permet la maintenance bas\u00e9e sur les donn\u00e9es<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Omron<\/a> utilise l’intelligence artificielle dans son syst\u00e8me de contr\u00f4le d’automatisation des machines – voir figure 7.<\/p>\n\n\n\n

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Figure 7 – L’intelligence artificielle pilote le contr\u00f4leur d’automatisation des machines d’Omron (source : Omron)<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Les algorithmes d’apprentissage automatique cr\u00e9ent des projections de maintenance bas\u00e9es sur des flux de donn\u00e9es en temps r\u00e9el provenant de capteurs connect\u00e9s aux actifs de production. Le contr\u00f4leur d\u00e9veloppe des mod\u00e8les de comportement normal sur la base des mod\u00e8les de donn\u00e9es collect\u00e9es, sans qu’une programmation pr\u00e9alable soit n\u00e9cessaire. Cela permet de d\u00e9tecter les anomalies, ce qui facilite l’information imm\u00e9diate des \u00e9quipes de maintenance et la planification des ordres de travail. Les d\u00e9cisions de maintenance sont prises sur la base de donn\u00e9es plut\u00f4t que selon une approche r\u00e9active. Les temps d’arr\u00eat peuvent \u00eatre minimis\u00e9s en utilisant le contr\u00f4leur d’automatisation des machines IA d’Omron<\/a>, am\u00e9liorant ainsi l’efficacit\u00e9 de la production et r\u00e9duisant les co\u00fbts de production perdus associ\u00e9s. En utilisant le contr\u00f4leur d’automatisation de machine AI d’Omron, les temps d’arr\u00eat peuvent \u00eatre minimis\u00e9s, ce qui am\u00e9liore l’efficacit\u00e9 de la production et r\u00e9duit les co\u00fbts associ\u00e9s.<\/p>\n\n\n\n

Pour les jumeaux num\u00e9riques, il est essentiel de comprendre le comportement des actifs et les besoins de maintenance. La mod\u00e9lisation et la simulation des performances d’une installation pendant toute sa dur\u00e9e de vie prennent en compte tous les aspects de son exploitation, y compris la maintenance.<\/p>\n\n\n\n

Les jumeaux num\u00e9riques, la prochaine \u00e9tape pour accro\u00eetre l’efficacit\u00e9 de la production<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Le secteur de la production industrielle \u00e9volue au rythme des progr\u00e8s technologiques. Les transformations induites par l’industrie 4.0 et l’IIoT apportent d\u00e9j\u00e0 des gains d’efficacit\u00e9 op\u00e9rationnelle importants aux propri\u00e9taires d’actifs et aux op\u00e9rateurs de services. La mise en \u0153uvre de la technologie des jumeaux num\u00e9riques peut encore am\u00e9liorer l’efficacit\u00e9 op\u00e9rationnelle et l’agilit\u00e9 de la production.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Le secteur manufacturier est en constante \u00e9volution. 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