Qu'est-ce que la technologie de jumeau numérique ?
Un jumeau numérique est un modèle virtuel d'un objet physique. Il couvre le cycle de vie de l'objet et utilise les données en temps réel envoyées par les capteurs sur l'objet pour simuler le comportement et surveiller les opérations. Les jumeaux numériques peuvent reproduire de nombreux éléments du monde réel, qu'il s'agisse d'un seul élément d'un équipement dans une usine ou d'installations complètes, telles que des éoliennes et même des villes entières. La technologie de jumeau numérique permet de superviser les performances d'une ressource, d'identifier les défaillances potentielles et de prendre des décisions plus avisées concernant la maintenance et le cycle de vie.
Quels sont les avantages des jumeaux numériques ?
Les jumeaux numériques offrent de nombreux avantages aux utilisateurs. Vous en trouverez certains ci-dessous :
Performances améliorées
Les informations en temps réel et les perspectives fournies par les jumeaux numériques vous permettent d'optimiser les performances de votre équipement, de votre usine ou de vos installations. Les problèmes peuvent être traités au fur et à mesure qu'ils surviennent. Les systèmes peuvent ainsi fonctionner au maximum de leurs capacités et les temps d'arrêt sont réduits.
Capacités prédictives
Les jumeaux numériques peuvent vous offrir une vue visuelle et numérique complète de votre usine de fabrication, de votre bâtiment commercial ou de votre installation, même s'il est composé de milliers d'équipements. Des capteurs intelligents surveillent la sortie de chaque composant, signalant les problèmes ou les défauts au fur et à mesure qu'ils se produisent. Vous pouvez agir dès les premiers signes de problèmes au lieu d'attendre que l'équipement tombe complètement en panne.
Surveillance à distance
La nature virtuelle des jumeaux numériques vous permet de surveiller et de contrôler les installations à distance. La surveillance à distance permet aussi de réduire le nombre de personnes qui doivent vérifier les équipements industriels potentiellement dangereux.
Temps de production accéléré
Vous pouvez accélérer le temps de production des produits et des installations avant que ces derniers n'existent en créant des répliques numériques. En exécutant des scénarios, vous pouvez voir comment votre produit ou votre installation réagit aux défaillances et apporter les modifications nécessaires avant la production réelle.
Quels sont les secteurs qui utilisent la technologie des jumeaux numériques ?
Un certain nombre de secteurs utilisent de plus en plus les jumeaux numériques pour créer des représentations virtuelles de leurs systèmes du monde réel. Certains d'entre eux sont les suivants :
Construction
Les équipes de construction créent des jumeaux numériques pour mieux planifier les projets résidentiels, commerciaux et d'infrastructure tout en fournissant une image en temps réel de l'évolution des projets existants. Les architectes utilisent également des jumeaux numériques dans le cadre de la planification de leurs projets en combinant la modélisation 3D des bâtiments à la technologie des jumeaux numériques. Les gestionnaires d'immeubles commerciaux utilisent des jumeaux numériques pour surveiller les données historiques et les données en temps réel de température, d'occupation et de qualité de l'air dans les pièces et les espaces ouverts afin d'améliorer le confort des occupants.
Fabrication
Les jumeaux numériques sont utilisés tout au long du cycle de vie de fabrication, de la conception et de la planification à la maintenance des installations existantes. Un prototype de jumeau numérique vous permet de surveiller votre équipement à tout moment et d'analyser les données de performance qui montrent comment fonctionne une partie ou la totalité de votre usine.
Energie
Les jumeaux numériques sont largement utilisés dans le secteur de l'énergie pour soutenir la planification stratégique de projets et optimiser les performances et les cycles de vie des actifs existants, tels que les installations offshore, les installations de raffinage, les parcs éoliens et les projets solaires.
Automobile
L'industrie automobile utilise des jumeaux numériques pour créer des modèles numériques de véhicules. Les jumeaux numériques peuvent vous donner un aperçu du comportement physique du véhicule ainsi que des modèles logiciels, mécaniques et électriques. Il s'agit d'un autre domaine dans lequel la maintenance prédictive est précieuse, car un jumeau numérique peut alerter un centre de service ou un utilisateur lorsqu'il détecte un problème de performance des composants.
Soins médicaux
Les jumeaux numériques sont utilisés dans le secteur des soins médicaux dans de nombreux cas. Par exemple, construire des jumeaux virtuels d'hôpitaux entiers, d'autres établissements de santé ou de laboratoires. Il est aussi possible de créer des jumeaux virtuels de corps humains afin de modéliser des organes et d'exécuter des simulations pour montrer comment les patients réagissent à des traitements spécifiques.
Quels types de jumeaux numériques existent ?
Il existe plusieurs types de jumeaux numériques différents, qui peuvent souvent s'exécuter côte à côte dans le même système. Alors que certains jumeaux numériques ne reproduisent que certaines parties d'un objet, ils sont tous essentiels pour fournir une représentation virtuelle. Les types de jumeaux numériques les plus courants sont les suivants :
Jumeaux de composant
Les jumeaux de composant sont la représentation numérique d'une seule pièce d'un système complet. Il s'agit d'éléments essentiels au fonctionnement d'un actif, tel qu'un moteur dans une éolienne.
Jumeaux d'actif
Dans la terminologie des jumeaux numériques, les actifs sont deux composants ou plus qui fonctionnent ensemble dans le cadre d'un système plus complet. Les jumeaux d'actif représentent virtuellement la façon dont les composants interagissent, et produisent des données de performance que vous pouvez analyser afin de prendre des décisions éclairées.
Jumeaux de système
Les jumeaux de système, ou jumeaux d'unité, constituent un niveau d'abstraction plus élevé par rapport aux jumeaux d'actif. Un jumeau de système montre comment différents actifs fonctionnent ensemble dans le cadre d'un système plus large. La visibilité offerte par la technologie de jumeaux de système vous permet de prendre des décisions concernant l'amélioration des performances ou l'efficacité.
Jumeaux de processus
Les jumeaux de processus vous montrent l'environnement numérique d'un objet entier et fournissent un aperçu de la manière dont ses différents composants, ses différents actifs et ses différentes unités fonctionnent ensemble. Par exemple, un jumeau de processus numérique peut reproduire numériquement le fonctionnement de l'ensemble de votre usine de fabrication, en réunissant tous les composants qu'elle contient.
Comment fonctionne un jumeau numérique ?
Un jumeau numérique fonctionne en répliquant numériquement un actif physique dans l'environnement virtuel, y compris ses fonctionnalités, ses caractéristiques et son comportement. Une représentation numérique en temps réel de l'actif est créée à l'aide de capteurs intelligents qui collectent les données du produit. Vous pouvez utiliser la représentation tout au long du cycle de vie d'un actif, des tests initiaux du produit jusqu'à la mise hors service, en passant par l'exploitation réelle.
Les jumeaux numériques utilisent plusieurs technologies pour fournir un modèle numérique d'un actif. Elles incluent les technologies suivantes :
Internet des Objets (IoT)
Le terme Internet des objets désigne un réseau collectif d’appareils connectés et la technologie qui permet la communication entre les appareils et le cloud, ainsi qu’entre les appareils eux-mêmes. Avec l'avènement de puces informatiques peu coûteuses et des télécommunications à large bande passante, des milliards d'appareils sont désormais connectés à Internet. Les jumeaux numériques s'appuient sur les données des capteurs IoT pour transmettre les informations de l'objet du monde réel à l'objet du monde numérique. Les données sont entrées dans une plateforme logicielle ou un tableau de bord où vous pouvez voir les données mises à jour en temps réel.
Intelligence artificielle
L’intelligence artificielle (IA) est le domaine de l’informatique consacré à la résolution des problèmes cognitifs communément associés à l’intelligence humaine, tels que l’entraînement, la résolution de problèmes et la reconnaissance de formes. Le machine learning (ML) est une technique d’IA qui développe des modèles statistiques et des algorithmes pour que les systèmes informatiques effectuent des tâches sans instructions explicites, en s’appuyant sur des modèles et des déductions. La technologie des jumeaux numériques utilise des algorithmes de machine learning pour traiter les grandes quantités de données des capteurs et identifier des modèles de données. L'intelligence artificielle et le machine learning (IA/ML) fournissent des informations sur l'optimisation des performances, la maintenance, les émissions produites et l'efficacité.
Comparaison entre les jumeaux numériques et les simulations
Les jumeaux numériques et les simulations sont tous deux des simulations basées sur des modèles virtuels, mais certaines différences importantes existent. Les simulations sont généralement utilisées pour la conception et, dans certains cas, pour l'optimisation hors ligne. Les concepteurs apportent des modifications aux simulations pour observer des scénarios hypothétiques. Les jumeaux numériques, quant à eux, sont des environnements virtuels complexes avec lesquels vous pouvez interagir et que vous pouvez mettre à jour en temps réel. Ils sont plus étendus en termes d'échelle et d'application.
Prenons l'exemple d'une simulation automobile. Un nouveau conducteur peut bénéficier d'une expérience de formation immersive, apprendre le fonctionnement de différentes pièces automobiles et faire face à différents scénarios réels tout en conduisant de manière virtuelle. Cependant, les scénarios ne sont pas liés à une voiture physique réelle. Un jumeau numérique de la voiture est lié au véhicule physique et connaît tout sur la voiture elle-même, comme les statistiques de performance vitales, les pièces remplacées par le passé, les problèmes potentiels observés par les capteurs, le carnet d'entretien précédent, etc.
Comment AWS peut-il vous aider avec la technologie des jumeaux numériques ?
AWS IoT TwinMaker vous aide à optimiser les opérations et les performances en créant des jumeaux numériques de systèmes réels. AWS IoT TwinMaker vous fournit les outils nécessaires pour reproduire numériquement des bâtiments, des usines, des installations de fabrication, des lignes de production et des équipements industriels. Vous pouvez importer des modèles 3D existants, tels que des fichiers de conception assistée par ordinateur (CAO) et de modélisation des informations du bâtiment (BIM), dans AWS IoT TwinMaker pour créer des visualisations 3D de vos systèmes. Avec AWS IoT TwinMaker, vous pouvez effectuer les opérations suivantes :
- Optimiser les opérations des bâtiments.
- Accélérer la production.
- Améliorer les performances des équipements.
- Identifier et traiter les anomalies des processus.
- Surveiller et améliorer les conditions des bâtiments.
Commencez à utiliser AWS IoT TwinMaker en créant un compte AWS gratuit dès aujourd'hui.
En quoi consistent les projets de jumeaux numériques AWS ?
AWS travaille avec de nombreuses entreprises sur des projets de jumeaux numériques. En voici certaines d'entre elles :
Carrier
Carrier, fournisseur de solutions pour le bâtiment et la chaîne du froid, utilise AWS pour développer rapidement ses solutions numériques. La société utilise les services AWS IoT pour développer sa plateforme de services partagés, carrier.io. Elle a également utilisé la technologie AWS pour la modélisation des actifs ainsi que pour la création et l'intégration de jumeaux numériques afin de répliquer ses systèmes physiques.
INVISTA
INVISTA, filiale de Koch Industries, se spécialise dans les matériaux sophistiqués utilisés dans plusieurs secteurs, notamment l'habillement, l'automobile et l'informatique. Elle a travaillé avec AWS pour créer des jumeaux numériques de ses opérations de fabrication, donnant ainsi au personnel une vue numérique complète de ses actifs et de ses données.
John Holland
John Holland est l'une des principales sociétés immobilières et d'infrastructures intégrées d'Australie. Dans le cadre d'une transformation numérique, elle a pu créer des jumeaux numériques de construction, fournissant aux gestionnaires une image numérique de leurs projets. AWS capture les données opérationnelles pour la surveillance des performances, la surveillance de l'environnement, les réclamations et les données historiques.
Prochaines étapes des jumeaux numériques AWS
