Tout ce que nous devons savoir sur les jumeaux numériques pour les applications manufacturières

Dans le domaine de la fabrication intelligente, les jumeaux numériques pilotés par l'IA sont devenus une technologie clé. Un jumeau numérique est un modèle numérique ou une réplique d'un système du monde réel qui simule un objet ou un système physique en temps réel en utilisant les données de capteurs et d'appareils Internet des objets (IoT) pour fournir une représentation numérique. La compréhension est souvent inégale. Voici quelques malentendus courants :

Le modèle numérique (modèle 3D de l'objet) établi lors de la phase de conception pour réaliser la simulation n'est pas un jumeau numérique. Pendant la phase de conception, il est utile d’explorer diverses options de conception en simulation, mais les modèles numériques représentent des conditions idéalisées plutôt que les conditions physiques réelles du système.

• Les modèles construits via le processus d'ingénierie inverse (également appelés « ombres numériques ») ne sont pas non plus des jumeaux numériques car ils ne peuvent pas affecter le système physique.
• Contrairement aux exemples ci-dessus, les jumeaux numériques utilisent les données des capteurs pour maintenir le modèle à jour en permanence afin de refléter l'état actuel du système physique. Les informations circulent du système physique vers le jumeau numérique et vice versa. Ce flux d’informations bidirectionnel constitue la principale différence entre les jumeaux numériques et les modèles numériques traditionnels.

Les jumeaux numériques présentent les caractéristiques suivantes pour aider à la fabrication dans le monde réel :

Incertitude quantifiée : tant que des capteurs sont impliqués, il y aura forcément une incertitude quant à l'état du système cible. Aucune décision éclairée ne peut être prise sans tenir compte de cette incertitude. Les jumeaux numériques devraient avoir la capacité de quantifier l’incertitude pour garantir qu’ils fournissent des recommandations avec un niveau de confiance approprié.

• Prédiction du comportement et des performances
 : le jumeau numérique devrait être capable de prédire le comportement ou les performances futurs en fonction de l'état actuel du système. Cela nécessite que le jumeau numérique effectue des simulations en temps réel pour évaluer différents événements susceptibles de se produire dans le futur, leurs impacts associés et tenir compte de l'incertitude de l'état du système.
• Surveiller les systèmes physiques
 : les jumeaux numériques devraient être capables de surveiller les performances des systèmes de fabrication physiques en temps réel et de fournir des informations exploitables aux contrôleurs supervisant le processus.
Comment le jumeau numérique joue-t-il un rôle dans l'industrie manufacturière ?

Après avoir clarifié le concept de jumeaux numériques, nous devons ensuite comprendre l'application de cette technologie dans le secteur manufacturier

Les jumeaux numériques fournissent des informations aux planificateurs de tâches et aux ordonnanceurs pour prendre des décisions en fonction de l'état du système de fabrication.

• Les jumeaux numériques surveillent l'état et les performances des machines et des équipements en temps réel et prédisent quand une maintenance est nécessaire.
• Les jumeaux numériques identifient les défauts et effectuent un contrôle qualité en temps réel.
• Lorsqu'un système entre dans un état d'erreur, le jumeau numérique peut être utilisé pour diagnostiquer le problème et fournir les recommandations d'actions de récupération nécessaires.
• En analysant les données de processus, les jumeaux numériques peuvent identifier les domaines qui nécessitent une optimisation ou une amélioration.
• Les jumeaux numériques peuvent fournir des enregistrements détaillés des conditions de traitement ou de fonctionnement pour garantir le respect des réglementations en vigueur.
• Les jumeaux numériques peuvent optimiser les opérations de fabrication en temps réel pour prendre en charge la production à la demande de produits personnalisés.
• Comment la technologie de l'IA affecte-t-elle les jumeaux numériques ?

Au fil du temps, la technologie de l’intelligence artificielle est devenue de plus en plus largement utilisée pour améliorer les fonctionnalités des jumeaux numériques. Voici quelques tendances importantes à surveiller

Les capteurs des cellules robotisées de finition de surface peuvent être utilisés pour construire des modèles de pièces, remplaçant ainsi les équipements traditionnels coûteux spécifiques aux pièces de manière personnalisable. Pour éliminer la possibilité de collisions accidentelles, les trajectoires d'outils doivent prendre en compte l'incertitude du modèle de pièce créé par le capteur, ce qui nécessite la puissance de l'IA.

• Les robots effectuant la finition de surface nécessitent souvent des tuyaux et des câbles fixés à l'outil, mais ces accessoires peuvent limiter le mouvement du robot. Le jumeau numérique peut construire un modèle de tous les périphériques qui doivent être installés pour le robot. Avec l'aide de l'IA, le système peut estimer l'état réel et prédire les éventuelles restrictions d'activité du robot en fonction des périphériques connectés au robot.
• Les jumeaux numériques peuvent utiliser la prédiction et la gestion de l'état de santé basées sur l'IA pour garantir que les événements indésirables sont automatiquement détectés. Par exemple, un jumeau numérique peut utiliser les données mécaniques et visuelles pour déterminer la cause de l’usure rapide des outils lors de la finition robotisée et prendre des mesures correctives pour éviter que cela ne se reproduise.
• Comment les organisations peuvent-elles déployer avec succès la technologie des jumeaux numériques ?

Bien que les avantages des jumeaux numériques soient clairs, les organisations manufacturières doivent suivre une série d'étapes pour réussir leur déploiement. Voici quelques problèmes réels auxquels les organisations peuvent être confrontées :

• Qualité des données : les capteurs génèrent de grandes quantités de données pour prendre en charge les jumeaux numériques. Les organisations doivent prendre les mesures appropriées pour garantir que les capteurs génèrent de manière fiable des données précises. Les outils d’IA peuvent débruiter les données et garantir qu’elles sont fournies dans le bon format.
• Systèmes évolutifs intégrés : l'intégration du système est une partie importante du déploiement des jumeaux numériques. La technologie sous-jacente évolue rapidement et de nouveaux flux de données sont constamment ajoutés. Un processus d'intégration de systèmes évolutif garantit que l'intégration du système ne devient pas un goulot d'étranglement. Une approche modulaire avec un middleware approprié est nécessaire pour obtenir des solutions évolutives.
• Infrastructure informatique puissante : Les jumeaux numériques nécessitent une puissance de calcul puissante pour traiter les données, il est donc nécessaire d'obtenir une infrastructure informatique puissante avec une capacité suffisante et des ressources redondantes.
• WORKFORCE : La mise en œuvre de jumeaux numériques nécessite une main-d'œuvre dotée de compétences uniques, ce qui nécessite de perfectionner les compétences des employés existants et de tirer parti des services de fournisseurs de solutions.
• Durabilité à long terme : les jumeaux numériques nécessitent une maintenance et des mises à niveau régulières pour garantir qu'ils continuent à générer des prédictions précises. Les organisations doivent formuler des plans de développement durable à long terme pour assurer le bon et sain développement des jumeaux numériques. Les modèles d'abonnement pour les fournisseurs de solutions deviendront également un outil important pour éviter les incidents inattendus.
• Problèmes de cybersécurité et de confidentialité : une connectivité accrue augmentera les risques de cybersécurité. Le stockage et l’utilisation des données peuvent également soulever des problèmes de confidentialité. Pour résoudre ces problèmes, il faut mettre en œuvre les dernières mesures de cybersécurité. De plus, garantir la conformité réglementaire sur les questions de confidentialité peut nécessiter le cryptage des données et des audits de sécurité réguliers.

Les organisations manufacturières doivent élaborer un plan global pour résoudre les problèmes ci-dessus lorsqu'elles tentent de déployer des jumeaux numériques. Une fois mise en œuvre avec succès, cette technologie réduira efficacement les coûts, réduira les pannes, améliorera la qualité et les performances et aidera les entreprises à adopter activement la nouvelle ère de la fabrication intelligente

Ce qui précède est le contenu détaillé de. pour plus d'informations, suivez d'autres articles connexes sur le site Web de PHP en chinois!