Alors que notre monde devient de plus en plus numérisé et connecté, nous pouvons en fait en faire une copie virtuelle. Et de telles répliques sont maintenant utilisées pour améliorer les scénarios du monde réel, de rendre la production d'avions plus précise à la prévention des déversements de pétrole.

Un jumeau numérique est une réplique virtuelle d'une entité réelle, comme une ville ou une usine, qui évolue souvent en temps réel avec son homologue physique grâce aux données recueillies par les capteurs. Il peut être utilisé comme terrain d'essai pour simuler ce qui se passe dans certaines circonstances ou fournir des alertes de problèmes potentiels grâce à des algorithmes prédictifs.

Une réplique virtuelle d'une ville pourrait, par exemple, utiliser toutes sortes de sources de données, des capteurs de la ville aux données météorologiques, pour simuler le système de transport d'une ville. Une simulation pourrait alors analyser l'effet sur la pollution de l'air d'une zone spécifique sans voiture.

"Un jumeau numérique est un concept qui décrit beaucoup de choses, " a déclaré Thomas Leurent, PDG et co-fondateur d'Akselos, une entreprise suisse qui construit des jumeaux numériques pour le secteur de l'énergie. « Il peut s'agir d'une image 3D qui reflète automatiquement un objet physique (pour une fabrication de haute précision), mais cela peut aussi être un modèle qui prédit quand la maintenance d'une plate-forme pétrolière doit avoir lieu."

Utiliser des capteurs pour mesurer, par exemple, les déformations des structures ou les charges de vent, des entreprises comme Akselos font un digital, souvent en temps réel, simulation du monde physique. L'idée des jumeaux numériques, qui a vu le jour en 2002, a ses racines dans la technologie d'appariement mise au point par la NASA qui a déployé des systèmes en miroir pour aider à sauver Apollo 13. Aujourd'hui, les répliques virtuelles ont une myriade d'utilisations.

Des programmes de ville intelligente dans des endroits tels que Portland, les Etats Unis, par exemple, utiliser des jumeaux numériques pour modéliser les flux de trafic, Rotterdam, les Pays-Bas, construit un de ses ports pour automatiser de plus en plus ses opérations, et des tentatives ont été faites pour faire une copie virtuelle du corps humain à des fins médicales.

Construction de l'aile

Ils sont également utilisés pour améliorer la production dans la chaîne de montage des avions. C'est le but de VADIS, un projet mené par l'Université de Nottingham et la société aérospatiale Electroimpact, les deux au Royaume-Uni.

"Nous voulons améliorer la qualité et réduire le temps d'assemblage pour la construction des ailes, " a déclaré le Dr Joseph Griffin, ingénieur senior en aérospatiale à l'Université de Nottingham et chef de projet de VADIS. "Nous voulons mesurer les trous qui doivent être percés dans une peau d'aile, et utiliser ces mesures pour mettre à jour un modèle numérique. De cette façon, nous pouvons ajuster le processus de construction à un composant spécifique."

Bien que de nombreux aéronefs puissent sembler à la pointe de la technologie, certains processus de production sont encore démodés et effectués manuellement en raison du manque de numérisation dans l'industrie, lequel, à son tour, peut laisser place à l'erreur. Dans la production d'ailes, par exemple, les trous peuvent ne pas s'aligner exactement comme ils le devraient, qui nécessite alors des réglages de dernière minute sur la chaîne de montage, entraînant une perte de temps.

Pour remédier à ce, VADIS construit un cadre dans lequel les peaux des avions peuvent être scannées par des capteurs. Celui-ci sera ensuite utilisé pour créer un modèle numérique ou jumeau de l'aile, avec toutes ses surfaces et ses trous enregistrés dans les moindres détails. Ce modèle serait ensuite utilisé pour construire les pièces correspondantes afin qu'elles s'alignent parfaitement pour cette aile spécifique.

"Notre nouveau système permettra de fabriquer des composants très précisément hors site, et les opérateurs n'ont qu'à se soucier de l'assemblage, " a déclaré le Dr Griffin. " Ils n'ont pas à se soucier de re-percer et de retravailler à la dernière minute. " De cette façon, le travail des opérateurs devient beaucoup plus facile, il dit.

VADIS vise à pouvoir répliquer une peau d'aile numérique jusqu'à 10 mètres de long, avec une précision de 0,06 millimètre, selon le Dr Griffin. « (En faisant cela), nous maintenons la production d'avions à jour et la numérisons, " dit le Dr Griffin.

Modèle

Akselos utilise également des jumeaux numériques pour améliorer la maintenance des infrastructures énergétiques. La technologie de l'entreprise, commercialisé via le logiciel Akselos Integra, modélise la physique des infrastructures énergétiques à grande échelle et étalonne les modèles à l'aide de toutes sortes de capteurs. "Nous modélisons tout depuis les pales d'éoliennes, aux plates-formes (flottantes) pétrolières (et gazières) de la taille de (plusieurs) porte-avions, " dit Leurent.

Ils pourraient utiliser un robot pour inspecter la coque d'une unité flottante de stockage et de déchargement de production (FPSO) de pétrole ou de gaz, Fixez des accéléromètres aux pales d'éoliennes ou mesurez la hauteur des vagues frappant le métal d'une installation offshore à l'aide de capteurs. Toutes ces données entrent ensuite dans leur modèle, qui simule la physique de la pièce d'infrastructure et prédit quelles parties sont les plus vulnérables et sujettes à la défaillance. Cela permet aux entreprises énergétiques d'envoyer plus efficacement des équipes de maintenance.

"L'approche traditionnelle est d'avoir une maintenance programmée, " a déclaré Leurent. " Ce qui donne un pourcentage énorme de ce que nous appelons des faux positifs. Ainsi, une équipe de maintenance est invitée à inspecter une zone, mais ils n'ont rien à faire là-bas. C'est peu efficace, parce que vous orientez mal vos équipages (qui à leur tour perdent du temps), et vous pourriez manquer des problèmes parce que vous ne pouvez pas regarder partout."

Bien sûr, vous pouvez également prédire statistiquement les erreurs sur la base des données précédentes. Mais ces modèles sont, 'très grossier, " selon Leurent :elles nécessitent beaucoup de données, et produisent toujours un nombre élevé de faux positifs, en particulier pour les très gros objets comme les FSPO.

En créant plutôt des répliques numériques très détaillées, Akselos utilise des modèles complexes qui montrent aux entreprises en temps réel où elles doivent envoyer leurs équipes de maintenance.

"C'est très important, " dit Leurent. " Parce que si vous attrapez un problème tôt, c'est bon. Mais si tu es en retard, vous pourriez avoir un déversement (réparation ou) d'huile très coûteux sur vos mains."