Suivez nous sur
Classe de maître IA :

AI 101

Qu'est-ce qu'un Digital Twin?

Publié le

 on

Un jumeau numérique est une technologie passionnante qui nous permet d'explorer un large éventail de possibilités et de mieux comprendre les systèmes complexes du monde réel. Cette représentation virtuelle des entités physiques et des processus est composée de trois composants principaux : l'entité physique dans l'espace réel, le jumeau numérique sous forme logicielle, et enfin, les données qui relient ces deux éléments entre eux. Les jumeaux numériques sont déjà utilisés à la fois pour réduire les coûts et augmenter l'efficacité dans de nombreuses industries, et leur potentiel pour améliorer encore nos capacités devient de plus en plus clair.

Un jumeau numérique permet aux organisations d'obtenir des informations sans précédent sur les performances de leurs objets physiques. En installant divers capteurs produisant des données sur l'objet et en relayant ces informations à un système de traitement, la copie virtuelle peut être améliorée en continu à mesure que les données en temps réel sont téléchargées et analysées. Cette capacité à générer des informations fournit une solution efficace pour les organisations à la recherche d'améliorations dans des domaines tels que la production d'énergie et la régulation de la température.

Il s'agit d'une approche efficace qui utilise des simulations et des études de problèmes de performances pour éclairer ces améliorations avant qu'elles ne soient réellement mises en œuvre sur l'objet d'origine, réduisant considérablement les coûts et les efforts de temps associés à la réalisation de ces transformations.

Différence entre les jumeaux numériques et les simulations

Les jumeaux numériques et les simulations sont des outils puissants pour étudier les complexités d'un système. Bien qu'ils utilisent tous deux des modèles numériques pour étudier et reproduire les fonctions du système, la principale différence réside dans l'échelle : les simulations se concentrent généralement sur un processus, tandis que les jumeaux numériques peuvent être utilisés pour exécuter plusieurs simulations pour une vue plus globale de ses opérations complexes.

Les jumeaux numériques sont bien plus qu'un modèle statique - ils offrent un environnement interactif qui fournit un ensemble d'informations beaucoup plus riche pour l'analyse. En utilisant cet espace virtuel, les utilisateurs peuvent évaluer avec plus de précision le fonctionnement de leurs systèmes dans différents scénarios, fournissant des informations inestimables qui permettent souvent aux entreprises de prendre des décisions plus éclairées.

Les différences entre les simulations et les jumeaux numériques s'étendent même au-delà de ce contexte. Les simulations manquent de données de rétroaction en temps réel pour mesurer la précision, tandis qu'un jumeau numérique est configuré pour communiquer de manière bidirectionnelle, en prenant les données des capteurs d'objets, puis en partageant les informations qu'il forme avec cette même source. Cette structure rendue possible par des jumeaux numériques aide à générer des modèles et des réponses plus précis, permettant aux utilisateurs d'accéder à des renseignements exploitables instantanés.

Les jumeaux numériques s'avèrent révolutionner la façon dont les organisations peuvent simuler et planifier des résultats potentiels dans le monde réel. En exploitant les environnements virtuels et la puissance de calcul améliorée disponible, ainsi qu'en ayant accès à des données plus à jour collectées dans un large éventail de domaines, les jumeaux numériques sont en mesure d'évaluer les problèmes à partir d'un éventail de points plus large que les simulations traditionnelles. Cette capacité améliorée présente un potentiel pratiquement illimité pour améliorer les produits, les plans et les processus de manière substantielle.

Les jumeaux numériques révolutionnent la façon dont les organisations peuvent simuler et planifier des résultats potentiels dans le monde réel. En exploitant les environnements virtuels et la puissance de calcul améliorée disponible, ainsi qu'en ayant accès à des données plus à jour collectées dans un large éventail de domaines, les jumeaux numériques sont en mesure d'évaluer les problèmes à partir d'un éventail de points plus large que les simulations traditionnelles. Cette capacité améliorée présente un potentiel pratiquement illimité pour améliorer les produits, les plans et les processus de manière substantielle.

Types de jumeaux numériques

Il existe différentes façons de catégoriser les jumeaux numériques, mais certains des types et méthodes les plus courants incluent :

Composants jumeaux

Les jumeaux de composants sont des répliques numériques d'une pièce individuelle dans un système ou un produit, offrant des options pour assurer la durabilité dans une application réelle. Grâce à ces modèles numériques, les concepteurs et les ingénieurs peuvent simuler des scénarios dynamiques que des pièces individuelles peuvent rencontrer lors de leur utilisation.

Cette pratique leur permet d'évaluer l'intégrité de la pièce et d'apporter les améliorations nécessaires pour garantir sa fiabilité. Les scénarios simulés peuvent représenter différents niveaux de contrainte et de chaleur que la pièce peut subir, permettant aux concepteurs d'ajuster ses spécifications de manière appropriée. Avec les composants jumeaux, il est possible d'identifier d'éventuelles faiblesses avant même qu'elles n'existent dans la réalité.

Jumeaux d'actifs

Les jumeaux d'actifs, ou jumeaux de produits, offrent un moyen unique de visualiser le fonctionnement des produits physiques et de leurs divers composants. En offrant des incarnations virtuelles de produits du monde réel, les jumeaux d'actifs permettent aux experts de nombreux domaines tels que l'ingénierie et la maintenance de mieux comprendre comment les systèmes fonctionnent ensemble.

Par exemple, les jumeaux d'actifs peuvent être utilisés efficacement pour surveiller les performances d'une éolienne et identifier les composants les plus susceptibles de tomber en panne en raison d'une usure régulière. De cette façon, les jumeaux d'actifs pourraient s'avérer inestimables pour évaluer la santé des machines dans une variété d'industries différentes.

Jumeaux système

Les jumeaux de système, également appelés jumeaux d'unité, fournissent une représentation virtuelle de systèmes composés de nombreux produits interdépendants. En modélisant les produits individuels et leurs interactions dans le cadre d'un système complexe, il est possible d'identifier les opportunités d'amélioration de l'efficacité et de la productivité. Les jumeaux de système agissent comme une lentille à travers laquelle les organisations peuvent mieux comprendre la relation entre les produits et la demande des clients, leur permettant d'optimiser les processus pour des performances maximales.

Grâce à cette visibilité accrue sur les opérations, les entreprises sont en mesure d'adopter une approche plus proactive de la résolution des problèmes et de s'assurer que tous les composants fonctionnent en harmonie les uns avec les autres. Cette technologie puissante offre aux entreprises une opportunité passionnante d'accroître leur efficacité en comprenant comment leurs actifs interagissent et améliorent le système actuel.

Jumeaux de processus

Le concept de jumeaux de processus offre une nouvelle perspective passionnante sur les solutions numériques pour les propriétaires d'entreprise et les décideurs. Avec un jumeau de processus, tous les niveaux d'opérations peuvent être modélisés, des systèmes à grande échelle aux petits détails. Cela permet aux entreprises d'obtenir une vision prédictive des problèmes potentiels, de développer des recommandations et des plans d'action basés sur les modèles actuels ou les scénarios envisagés, et d'optimiser les modèles de production pour garantir une efficacité maximale.

Les jumeaux de processus sont les pionniers d'une nouvelle révolution dans la façon dont nous envisageons le système interconnecté moderne dans des secteurs tels que la fabrication et contribuent à favoriser l'agilité au sein des organisations alors qu'elles s'efforcent de rester compétitives sur un marché en constante évolution.

Avantages des jumeaux numériques

Les jumeaux numériques offrent un éventail d'avantages, tels que la réduction des coûts et des risques liés au travail sur les aspects physiques.

Certains des autres principaux avantages des jumeaux numériques incluent :

Une meilleure efficacité

Les jumeaux numériques peuvent atténuer les maux de tête associés aux processus de fabrication réels de post-production en permettant une surveillance automatisée de l'ensemble du système en plusieurs parties. En utilisant des modèles numériques pour refléter les systèmes de production physiques, les fabricants peuvent être plus proactifs pour garantir des performances et une efficacité optimales à toutes les étapes du processus.

Les jumeaux numériques offrent un niveau de transparence et de flexibilité que les processus manuels ne peuvent tout simplement pas égaler. Grâce à la capacité d'évaluer rapidement les fluctuations mineures ou les conséquences imprévues sur le fonctionnement des machines, les dirigeants peuvent prendre des décisions éclairées pour obtenir une amélioration continue des performances de leur organisation. Tout cela place les jumeaux numériques dans une position idéale pour servir d'instruments puissants aux fabricants modernes qui s'efforcent d'optimiser le rendement et la conservation de l'énergie.

Une meilleure R&D

L'utilisation de jumeaux numériques pour éclairer les décisions de recherche et de conception est devenue de plus en plus populaire en raison de sa capacité à générer des données et des rapports complets sur les résultats de performance probables des produits.

Cette abondance de données offre un aperçu incroyable et permet aux entreprises de prendre des décisions éclairées sur les améliorations potentielles des produits sans commencer le processus de production coûteux. Avec les jumeaux numériques, les entreprises peuvent avoir une idée claire des performances de leur produit dans divers scénarios ou applications avant d'investir dans la fabrication à grande échelle. Cela permet non seulement d'économiser de l'argent et des ressources, mais garantit également que les clients reçoivent des produits de meilleure qualité, car les entreprises mettent l'accent sur le raffinement plutôt que sur les essais et les erreurs.

Produits en fin de vie

Les jumeaux numériques sont un outil précieux permettant aux fabricants de gérer efficacement le cycle de vie des produits. Ils peuvent utiliser ces informations pour optimiser les étapes finales du traitement des produits, leur permettant de réaliser des économies et d'assurer la conformité réglementaire. Les jumeaux numériques permettent aux fabricants d'analyser la composition des matériaux et d'obtenir des informations sur ce qui peut être récolté à partir des produits en fin de vie, ce qui signifie qu'ils peuvent décider comment et quand recycler ou réutiliser les matériaux.

Ces connaissances ont le potentiel d'avoir un impact positif et durable en les aidant à réduire leurs coûts, à réduire leur empreinte carbone et à générer de nouvelles méthodologies pour les initiatives de développement durable.

Autres bénéfices

Certains des autres avantages des jumeaux numériques incluent une efficacité opérationnelle améliorée, une disponibilité plus longue des équipements, une fiabilité et une disponibilité accrues grâce à la surveillance et à la simulation, des coûts de maintenance réduits et des améliorations continues.

Cas d'utilisation du jumeau numérique

Les industries qui s'appuient le plus sur les jumeaux numériques incluent :

  • Fabrication: Le secteur industriel est à l'avant-garde de l'exploitation des jumeaux numériques, et une large mise en œuvre a été observée dans ce domaine. Depuis de nombreuses années, les fabricants utilisent des répliques virtuelles pour modéliser des composants, des produits, des systèmes et des usines entières, ce qui leur donne un aperçu sans précédent de leurs processus opérationnels.
  • Soins de santé: Grâce aux jumeaux numériques, les professionnels de la santé sont en mesure d'optimiser les diagnostics et les traitements tout en évitant les risques des tests en conditions réelles. En tirant parti des dossiers de santé électroniques, des données de séquençage du génome, des résultats d'imagerie et d'autres informations sur les patients, ainsi que des informations de recherche comparative anonymisées, les prestataires peuvent déterminer en toute confiance les meilleures options thérapeutiques pour leurs patients avec une plus grande précision que jamais auparavant.
  • Énergie: Les entreprises électriques sont à la pointe de la technologie, explorant les jumeaux numériques pour révolutionner les centrales électriques, les réseaux et même les systèmes d'énergie renouvelable. Cette approche innovante pourrait permettre un contrôle sans précédent sur les protocoles de maintenance et le suivi de la production afin de maximiser l'efficacité des installations solaires et des parcs éoliens - une étape critique vers la neutralité carbone. À l'avenir, des réseaux électriques entiers pourraient être répliqués avec des jumeaux numériques de processus.
  • Aménagement urbain: Grâce à la technologie des jumeaux numériques, les villes et les grands projets de construction peuvent être connectés numériquement pour améliorer les infrastructures. L'utilisation des technologies IoT ainsi que l'analyse de l'IA permettent aux initiatives de villes intelligentes d'augmenter l'efficacité énergétique tout en optimisant les services de transport à l'échelle nationale.
  • Commerce de détail et commerce électronique : Les détaillants tirent parti des jumeaux numériques pour transformer l'expérience d'achat, du placement de produits et de l'optimisation du parcours client dans les magasins physiques, à la promotion de l'engagement en ligne via des modèles de magasins virtuels. L'innovation révolutionne également les visuels avec des images 3D rendues avec des détails sans précédent, créant une expérience de visionnement hyperréaliste.

Alex McFarland est un journaliste et écrivain en IA qui explore les derniers développements en matière d'intelligence artificielle. Il a collaboré avec de nombreuses startups et publications d'IA dans le monde entier.