Jumeaux numériques : plus rapides, plus simples et réutilisables

Une nouvelle stratégie modulaire pour la simulation 

Les jumeaux numériques recèlent un énorme potentiel en matière d’amélioration des processus de production. Cependant, la complexité des procédures nécessaires s’oppose souvent à leur mise en œuvre. DT Ops vise à établir une nouvelle tendance dans ce domaine.

Certaines analyses de marché, comme celle de Markets&Markets sur les jumeaux numériques, nous interpellent : avec une croissance annuelle à deux chiffres, le marché des jumeaux numériques est immense. Conscientes de cette tendance, 85 % des entreprises ont déjà élaboré des concepts pour tirer parti de cette nouvelle technologie. Mais étonnamment, elles ne sont que 8 % à avoir déjà mis leurs plans en pratique et 35 % à avoir fait un pas dans cette direction. 

DT Ops, une approche modulaire du jumeau numérique

« De nombreuses entreprises manquent d’experts en matière de jumeaux numériques ou ne parviennent pas, du fait de leurs structures organisationnelles, à mettre en œuvre ces jumeaux numériques de façon évolutive, c’est-à-dire de façon flexible et extensible », explique Benjamin Lee, expert en simulation au département Recherche de Siemens Technology. « Nous voulons faciliter l’utilisation des jumeaux numériques par nos clients et réduire le temps nécessaire à leur développement et leur adaptation. C’est pourquoi nous avons développé un concept que nous avons appelé DT Ops (Digital Twin Operations). DT Ops est une approche modulaire du jumeau numérique. Elle comprend les meilleures pratiques et les outils qui permettent de combiner la modélisation et la simulation de jumeaux numériques (DT) avec les opérations IT (Ops) pour la gestion des cycles de vie des jumeaux numériques. Les différents modules sont évolutifs et réutilisables, ce qui nous rend beaucoup plus rapides. »

Qu’est-ce qu’un jumeau numérique ?

Un jumeau numérique est un modèle qui reproduit le comportement d’un système réel, comme une machine, un composant ou un processus. Des fonctions mathématiques décrivent comment les variables pertinentes, qui peuvent être des valeurs d’entrée, des grandeurs physiques comme la friction ou la température, ou des valeurs de sortie, dépendent les unes des autres. Une telle fonction pourrait, par exemple, spécifier que la température d’un moteur augmente d’un degré par minute de fonctionnement.

Les jumeaux numériques exécutables font la différence

Il existe des procédures mathématiques standard pour le développement de jumeaux numériques, mais elles sont souvent si spécialisées et si peu accessibles qu’elles sont difficilement utilisables par la plupart des ingénieurs et informaticiens. Il n’est qu’à voir les différents algorithmes d’approximation linéaires et non linéaires pour la reproduction des courbes de données de mesure à l’aide de fonctions ou les procédures de réduction des modèles. Les modèles doivent de plus être présentés dans un format tel qu’ils puissent être exécutés dans un environnement de simulation approprié et sur le matériel adéquat, comme le SIMATIC IOT2000 ou le SIMATIC IPC227E.

« Grâce à DT Ops, nous pouvons offrir à nos clients des Executable Digital Twins (xDT), soit des jumeaux numériques exécutables. Nous entendons par là des systèmes de simulation autonomes, facilement personnalisables et réutilisables, dont la vie interne complexe reste invisible à l’utilisateur », explique Benjamin Lee. « Lorsque nous fournissons un xDT à nos clients, ils obtiennent un modèle qui répond exactement à leurs exigences en termes de vitesse et de précision, mais qui est également fourni avec un environnement de simulation intégré. Ils peuvent utiliser directement le xDT ou l’adapter sans avoir besoin de connaissances mathématiques spécialisées. Nous leur offrons à cet effet tous les outils appropriés dans DT Ops. Nous mettons également à leur disposition de nombreux autres composants modulaires simples, comme des composants permettant un étalonnage et une mise à jour continus des modèles en cours de fonctionnement. »

Une expérience basée sur plus de 50 projets de simulation

Le système modulaire DT Ops bénéficie de la riche expérience acquise par Siemens Technology au fil des 50 projets de simulation menés ces dernières années dans différents secteurs et à différentes phases du cycle de vie.

Quelques exemples :

Focus sur les systèmes IoT industriels

La production industrielle offre un potentiel d’utilisation particulièrement élevé à la simulation. C’est là que sont actuellement développés les systèmes IoT qui impliquent des processus de communication complexes entre les différents appareils. « La simulation nous permet de rendre les systèmes et les produits plus intelligents, et c’est ce qu’attendent précisément les clients finaux », commente Benjamin Lee. « DT Ops rend en outre l’utilisation de la simulation plus simple et plus rapide, notamment en fournissant des procédures de travail et des solutions intuitives. DT Ops complète également les développements actuels de produits au sein de Siemens DI Software, ce qui nous permet de disposer des technologies les plus évoluées pour nos outils de simulation internes hautement spécialisés. »

Aenne Barnard  - Juillet 2021

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