Création d'un jumeau numérique dans le secteur de l'industrie manufacturière
Qu'est-ce qu'un jumeau numérique dans le secteur de l'industrie manufacturière ?
Un jumeau numérique est une représentation numérique précise, en temps réel et pilotée par des capteurs d’un objet physique (que nous appellerons « l’entité physique »). Dans le secteur industriel, l’entité physique peut être le produit que vous fabriquez ou le processus que vous utilisez pour fabriquer ce produit.
Les jumeaux numériques relient les mondes physique et virtuel, créant ainsi un cycle dans lequel les changements survenant dans le monde physique sont capturés, représentés et utilisés pour générer de nouvelles connaissances.
Les jumeaux numériques se distinguent des simulations informatiques pures, car ils utilisent des données de capteurs en temps réel pour mettre à jour en permanence leurs modèles afin de refléter l’état très précis de l’entité physique. En fin de compte, l’objectif d’un jumeau numérique est d’améliorer en permanence l’entité physique.
Ces informations peuvent notamment être utilisées pour optimiser la durée de fonctionnement, prédire le comportement (par exemple, dans le cadre de la maintenance prédictive) et tester des scénarios hypothétiques.
La création d’un jumeau numérique peut s’avérer une entreprise complexe. La plupart des références évoquent l’utilisation de milliers de capteurs pour modéliser l’entité physique. Bien que le potentiel soit indéniablement fascinant, pour la plupart des applications, l’utilisation de milliers de capteurs ne constitue pas un objectif réaliste à court terme (notamment si l’on tient compte des coûts et des délais). Heureusement, la création d’un jumeau numérique s’inscrit dans un large éventail de possibilités, allant de la solution très complexe (des milliers de capteurs) à la solution très simple (quelques capteurs).
Explorons une alternative pratique que vous pouvez appliquer à pratiquement n’importe quel processus de fabrication : l’utilisation de trois capteurs pour créer un jumeau numérique de votre processus.
Comment créer un jumeau numérique dans le secteur de la fabrication
Des milliers de capteurs, cela peut sembler un peu intimidant. Trois capteurs, en revanche, c’est immédiatement réalisable. Commençons donc par trois capteurs :
- Un capteurde comptage au début de votre processus
- Un capteurde cycle au point de goulot d’étranglement de votre processus
- Un capteurde comptage de sortie (produits conformes ou rejetés) à la fin de votre processus
Cette configuration permet de collecter des données à trois points essentiels de votre processus : les matières premières entrant dans le processus (comptage d’entrée) ; le fonctionnement de l’étape goulot d’étranglement du processus – la clé de l’optimisation (cycle) ; et le produit fini sortant du processus (comptage de sortie).
Dans cet exemple, le capteur « Cycle » génère un modèle du processus de production qui alimente les données en temps réel au fur et à mesure que l’équipe avance (l’équipe ci-dessous a réalisé environ les deux tiers de son travail).
Cela nous amène à un autre point intéressant : il existe un lien étroit entre le concept de « jumeau numérique » et celui de « modèle de données » (c'est-à-dire une représentation abstraite de l'information). Tous deux créent des modèles abstraits basés sur des données qui reproduisent des entités du monde réel. Le jumeau numérique trouve donc ses racines dans des méthodologies établies de longue date pour la gestion de grandes quantités de données structurées.
Le caractère en temps réel du jumeau numérique favorise l’amélioration itérative et permet aux fabricants d’affiner en permanence leurs processus et d’optimiser leur efficacité. Voici un exemple illustrant comment les données collectées par trois capteurs peuvent être exploitées pour générer une vue en temps réel incluant l’efficacité (pour la planification opérationnelle) et le Taux de Rendement Global (OEE) (pour la planification tactique et stratégique). Cette vue « Andon » offre un résumé clair de la production en temps réel, permettant ainsi à toutes les personnes impliquées dans le processus de fabrication de connaître les performances de chaque ligne et d’identifier les points nécessitant une intervention immédiate.
Le « Digital Twin » à trois capteurs peut être facilement étendu pour modéliser davantage d'aspects du processus. En d'autres termes, il prend en charge un modèle de données extensible.
Quels sont les avantages ?
À quels avantages pouvez-vous vous attendre en mettant en œuvre un jumeau numérique à trois capteurs ?
- Une émulation précise des aspects importants de votre processus de fabrication (par exemple, les comptages, les cadences, l'analyse des cycles, l'analyse de la qualité, les indicateurs de performance)
- Retour d’information en temps réel pour les opérateurs
- Détection des problèmes nettement plus rapide
- Des informations sur la manière d’atteindre une efficacité maximale
- Réduction des défauts sur les produits
- Réduction des temps d’arrêt
En effet, le modèle de données pris en charge par les trois capteurs permet de générer plus de 100 indicateurs de production, notamment l'OEE, le TEEP et les « Six grandes pertes ».
Imaginez tout ce que vous pourriez accomplir si vous disposiez de suffisamment d'informations pour brosser un tableau « réel » de ce qui se passe dans votre processus de fabrication et de la manière de l'améliorer. Imaginez tout ce que vous pourriez accomplir grâce à un jumeau numérique à trois capteurs.
