Navys ambitionne de relier les mondes mais comment s’y prendre ?
Le jumeau numérique est un des marqueurs de ce lien mais surtout un levier de performance pour une entreprise. Les industriels, progressivement, s’approprient ce concept et l’intègrent dans leur RoadMap transformation digitale avec en perspective, un lien à créer entre les mondes.
L’origine du jumeau numérique
Le jumeau numérique s’inscrit dans le sens de l’histoire et des changements d’usages en cours dans nos sociétés. L’individu en tant que consommateur ne se contente plus seulement d’acquérir un bien mais souhaite bénéficier d’un service garantissant la satisfaction de l’usage.
Le raisonnement est le même sur le plan industriel. L’exploitant étudie un investissement de bien industriel au travers de plusieurs composantes : son coût d’achat mais aussi et surtout ses coûts d’exploitation, de maintenance et de déconstruction.
Pour cela, le jumeau numérique devient un outil de transparence et d’anticipation des coûts. À plus long terme le jumeau numérique participe également au capital connaissance de l’entreprise et peut même en devenir un actif détenteur d’une partie du savoir-faire de l’entreprise.
Qu’est-ce que le jumeau numérique ?
Le jumeau numérique est la représentation numérique d’un système physique. Il modélise en « temps réel » l’expérience physique vécue par son jumeau réel.
Pour faire naître un jumeau numérique, il est indispensable que l’ensemble des paramètres physiques critiques du système soit correctement identifiés et collectés. Ces paramètres peuvent être des paramètres propres à la géométrie du système (dimension, épaisseur, géométrie interne), aux conditions physiques d’exploitation (vitesse, acoustique, température, pression) voire à des paramètres « visuels » (état de surface, conditions générales de fonctionnement, présence humaine, présence d’objet). L’ensemble des « sens » technologiques doivent être mis au service de cette représentation.
On peut imaginer son application sur des équipements industriels, une chaîne de production de biens manufacturés, un procédé de transformation de matières, un réseau routier ou même un système propulsif naval et bien plus encore.
Ainsi, le jumeau numérique rassemble des informations issues de la maquette numérique (données géométriques et matières), du PLM pour la gestion d’obsolescence et la documentation technique, mais aussi de l’ERP pour sa vie en production et la gestion des flux entrants et sortants du système, enfin la GMAO pour le suivi des opérations de maintenance.
Quelle valeur ?
Mais la valeur du jumeau numérique réside dans la connaissance qu’il a de son jumeau physique. Ce sont les principes de l’intelligence artificielle et notamment du machine learning qui vont lui permettre de découvrir son semblable.
Ainsi ce dernier doit être doté d’outils d’apprentissage en vue d’apprendre le fonctionnement nominal de son jumeau physique. La qualité de cette apprentissage donnera sa valeur au jumeau numérique.
la valeur du jumeau numérique réside dans la connaissance qu’il a de son jumeau physique
La rencontre des mondes
La connaissance du jumeau numérique se créera par l’addition des compétences métiers et informatiques. Plusieurs questions devront être posées : quels sont les paramètres critiques de mon système ? Comment les prélever et les associer pour obtenir un outil de pilotage pertinent ?
Un phénomène détectable par une caméra (infrarouge ?) a-t-il un impact sur mon process ? L’analyse vibratoire est-elle un indicateur d’usure ? Le spectre acoustique varie-t-il ? La variation soudaine d’épaisseur d’une paroi est-elle un indice d’usure prématurée sur un système en amont de mon processus ? Etc. Ces éléments exhaustivement listés et pondérés permettent de donner les bases de l’apprentissage du jumeau.
Ainsi, la science de la donnée, pour le métier, réside dans la capacité à identifier l’ensemble des phénomènes ayant une influence sur le processus et leurs relations.
Avec ces données, le data scientist peut créer « l’intelligence » propre au processus étudié. Ce sont ses compétences en informatique mais surtout en mathématiques qui lui permettront de bâtir un algorithme d’apprentissage propre au jumeau physique. Des itérations et revues avec le métiers permettront de valider le principe d’un algorithme pour une mise en service.
Dès lors que l’algorithme se met à apprendre, le jumeau numérique n’est plus constitué d’informations mais bien d’intelligence.
L’expérience accumulée permet au jumeau d’apprendre un peu plus chaque instant. Chaque analyse de paramètres et les conséquences constatées seront assimilées et inter connectées. Ainsi des revues conjointes métiers et informatiques devront permettre au jumeau d’évoluer, d’apprendre mieux et plus finement. Le métier devient alors un acteur essentiel du modèle et de son apprentissage.
Ainsi le jumeau numérique par son apprentissage devient progressivement un réservoir d’intelligence du métier et fait partie du capital de l’entreprise. Le métier qui demain saura travailler avec ce réservoir d’intelligence fera reposer ses décisions sur un raisonnement amplifié et donc plus efficient.
Ainsi, la science de la donnée pour le métier réside dans la capacité à identifier l’ensemble des phénomènes ayant une influence sur le processus et leurs relations.
Le jumeau numérique : en pratique ?
Ainsi l’apprentissage et la restitution qui en est faite pourront permettre de découvrir des saisonnalités de processus ou des phénomènes spécifiques non humainement perceptibles et ainsi commencer à prédire le comportement du jumeau physique.
Le jumeau numérique permettra de connaître à tout instant et à distance l’état de fonctionnement général d’un système et d’anticiper les éventuelles défaillances en vue d’en prédire la maintenance, mais aussi d’optimiser sa chaîne logistique. On peut imaginer l’importance que cela pourrait avoir pour des opérations de maintenance digitalisées et à distance.
On peut aussi imaginer des processus de commandes automatiques de pièces préconisées par le jumeau en vue de se maintenir en état de fonctionnement. Le métier de la maintenance et de l’ingénierie de maintenance est en passe de connaître une révolution.
Enfin selon l’application, le jumeau numérique peut analyser des données issues du CRM en vue de s’adapter au business actif de l’entreprise et faire évoluer ou transformer le rythme ou type de production pour y répondre. Le jumeau numérique devient alors le point central entre le commerce, les opérations et l’informatique.
Bénéfices de l’exploitant
On comprend au travers de cela que le jumeau numérique donne la maîtrise complète de son installation à l’exploitant. Il en connaît le fonctionnement en cours et à venir et peut devenir moteur et challengeant pour ses fournisseurs. Les contrats de maintenance périodiques constructeurs pourraient se voir challenger et ces derniers pourraient adapter la maintenabilité de leurs machines à l’usage qui en est fait. Autant d’impacts à anticiper en tant que constructeur et exploitant.
Se posera naturellement la question de la propriété des données et de leurs connaissances que nous n’aborderons pas ici mais qui est un sujet de discussion entre exploitants et constructeurs de machines.
La donnée devient donc un enjeu majeur et des solutions autour de cette donnée doivent être construites.
Ainsi, le jumeau numérique pourrait bouleverser le monde industriel dans les années à venir et passera nécessairement par la rencontre des mondes.
Alors ensemble relions les mondes !