Internet Industriel des Objets IIOT : Le besoin de jumeaux numériques dans la fabrication intelligente – Dr C.S S Bharathy

Un Digital-Twin (DT) est une instance numérique entièrement fonctionnelle (proxy) d'une entité physique telle qu'un équipement et une usine sous tous ses aspects. Il représente numériquement tous les aspects tels que les données mécaniques, électriques, de processus, d'historique temporel, etc. Digital Twin démontre le concept de pont entre les actifs physiques et numériques par le biais de capteurs et de l'Internet industriel des objets (IIoT). Ces modèles numériques complets axés sur les données contribuent à accroître l'efficacité tout au long du cycle de vie de son homologue physique. Cet environnement numérique avec des données de diffusion en direct ouvre des perspectives entières de nouvelles possibilités pour les analyses de données basées sur l'IA dans des scénarios numériques simulés. Ce proxy numérique peut parler à d'autres proxy et former tout un réseau d'écosystème numérique intelligent avec une précision améliorée des modèles prédictifs. Les résultats de ces modèles de simulation prédictifs et prescriptifs peuvent être appliqués aux actifs physiques pour offrir une productivité accrue dans la vie réelle. Ces assistances virtuelles intelligentes permettent également une prise de décision intelligente sur les opérations physiques et de les optimiser sur la période.En un mot, les jumeaux numériques peuvent être efficacement déployés pour améliorer tout processus de fabrication, équipement ou système qui peut être simplement comparé à l'importance du vol. Les simulateurs sont pour un pilote.Types de jumelles numériques et utilisationsLaissez-moi élargir notre compréhension des différents types de jumeaux numériques. Bien que l'idée de base de la construction d'un Digital-Twin soit de permettre la surveillance des opérations en temps réel et la simulation des performances, il existe également divers autres cas d'utilisation associés basés sur le type de DT. Twins de base Représentation numérique des entités physiques via des tableaux de bord ou l'ingénierie 2D des diagrammes créés numériquement et connectés via l'IoT pour la diffusion en direct des données des capteurs (ici, les données circulent dans une seule direction). Ces simples jumeaux peuvent résider sous la forme d'applications mobiles, d'applications PC ou basées sur un navigateur et utilisés pour surveiller l'état en direct avec des notifications d'alarme.Les jumeaux opérationnels sont une représentation visuelle des entités physiques grâce à des modèles d'ingénierie 3D-Computer Aided Design (CAD) qui sont développés et connectés via l'IoT pour la diffusion en direct des données des capteurs (avec un flux de données bidirectionnel). Contrairement aux jumeaux de base, les jumeaux opérationnels permettent aux utilisateurs d'interagir et de contrôler à distance les paramètres de fonctionnement des actifs physiques. Par conséquent, ces applications nécessitent beaucoup de processus et exigent un haut degré de sécurité, qui sont naturellement des applications basées sur PC.Intelligent Twins sont des jumeaux numériques alimentés par Data-Analytics, Ai et ML. Ils sont capables de prédire et de prévoir les informations opérationnelles et de maintenance grâce à des simulations en temps réel et présentées via des tableaux de bord, des cartes thermiques et d'autres moyens visuels de représentation visuelle de l'intelligence.Les jumeaux immersifs sont des représentations crédibles en réalité virtuelle d'actifs physiques créés à l'aide de 1: Modèles 3D à l'échelle 1 avec des simulations réalistes de textures, d'éclairage, de fluides et de physique pour les environnements immersifs (VR / AR / MR) et optimisés pour le rendu graphique photoréaliste en temps réel. Conçu avec soin, ce DT simule la téléprésence de l'utilisateur avec une expérience spatiale à la première personne hautement immersive à 360 degrés. Lorsqu'ils sont connectés via l'IoT, ces jumeaux peuvent aider à surveiller et à contrôler les actifs physiques, bien que ce ne soit pas l'objectif principal. Les jumeaux numériques immersifs sont utilisés pour: Visite virtuelle du site et visite virtuelle par les parties prenantes et les visiteurs Planification et cadrage sur le terrain Formation Scénario pour les interventions d'urgence Formation aux compétences des opérateurs Ces jumeaux immersifs permettent la transformation de la main-d'œuvre en héritant de plusieurs années de connaissances et d'expérience dans une durée extrêmement courte. Ces progrès améliorent la productivité, économisant ainsi des années de formation. Il convient de mentionner que la dernière étude de PWC indique que la formation en réalité virtuelle est 4 fois plus rapide et plus ciblée par rapport aux approches de formation conventionnelles en classe. Il s'est avéré 3,75 fois plus lié émotionnellement avec une amélioration de 40% de la confiance des employés. Bénéfices des jumeaux numériques Utilisez des capteurs et des données existants: l'utilisation conventionnelle des données des capteurs dans les usines consiste à surveiller et contrôler les opérations du processus. Celles-ci sont généralement sous-utilisées et la collection existante de données contient l'historique complet des performances de l'entité. Le concept de DT exploite tous les avantages de ces actifs inestimables de toute organisation.Efficient Product Lifecycle Management (PLM): DT fournit une vue holistique des opérations en temps réel avec des suggestions intelligentes, qui permettent une prise de décision efficace et collaborative avec différentes ingénierie groupes. Étant donné que ce modèle est basé sur des algorithmes d'analyse de données, d'apprentissage automatique et d'intelligence artificielle, le DT continue d'apprendre et d'augmenter sa précision de prédiction au cours de la période d'expérience tout au long de son cycle de vie Simulations T vs simulations conventionnelles: simulations conventionnelles telles que finies l'analyse des éléments, l'analyse des contraintes, etc. utilisent des modèles numériques pour imiter les processus dans un environnement de CAO simulé qui à son tour aide les ingénieurs lors de la conception de la fabrication, de l'analyse des performances et du test de nouveaux concepts. Ces résultats sont assez théoriques et souvent basés sur des modèles mathématiques complexes. D'autre part, Digital Twins récupère les données IoT en direct des capteurs physiques disponibles sur l'équipement pour surveiller l'état actuel et fournir des prédictions plus précises qui affectent directement son homologue physique.Meilleur retour sur investissement (ROI): DT augmente l'efficacité pendant la conception et les étapes de construction en réduire le temps et les erreurs dans la séquence de construction. Il permet également aux ingénieurs de mettre en service virtuellement le jumeau numérique, de tirer des leçons et d'éviter des erreurs coûteuses avant la mise en service effective des actifs physiques. La fiabilité et la disponibilité des machines de l'usine sont améliorées avec des temps d'arrêt réduits, rendus possibles grâce à des stratégies de production assistée et de maintenance préventive / prédictive. Le jumeau numérique peut également participer aux opérations virtuelles, à la maintenance et à la formation à la fiabilité du personnel pour faire progresser l'expertise interne. Ces avantages permettent de réduire efficacement les coûts globaux et d'améliorer le retour sur investissement (ROI) .COVID-19Impact: La pandémie a révolutionné la façon dont nous gérons les personnes, les processus et les actifs physiques. Les exigences de distanciation sociale ont désactivé la capacité d'effectuer un travail de manière interactive conventionnelle. L'activation des jumeaux numériques permet à ces actifs d'être surveillés, gérés, améliorés ou restaurés avec un minimum d'interventions physiques, sûres et moins perturbatrices pour l'organisation Le guide de stratégie DT L'environnement commercial et de fabrication a radicalement changé au cours de l'année écoulée et les chefs d'entreprise doivent faire changements stratégiques et passer à l’investissement dans les technologies de rupture. La sagesse conventionnelle qui conduit à des investissements tangibles vers la modernisation des machines, l'amélioration des contrôles et la réduction des coûts peut ne pas être suffisante pour parvenir à une croissance durable des entreprises à l'avenir. Les actifs numériques intangibles et intelligents et la propriété intellectuelle (PI) efficacement déployés dans les processus de fabrication et d'entreprise sont d'une importance cruciale pour augmenter l'efficacité globale et fournir aux entreprises des avantages concurrentiels significatifs.Une prise de décision stratégique audacieuse ne peut se produire que si les PDG et la haute direction sont radicales. réflexion et compréhension de bout en bout de l'Industrie 4.0 et des DT. Ils devraient également développer des capacités pour hiérarchiser la mise en œuvre de cas d'utilisation appropriés avec des avantages mesurables et des rendements financiers. La simple adoption de cette technologie seule est insuffisante. Il faut utiliser la bonne expertise, choisir les cas d'utilisation appropriés, combiner avec imagination et pragmatisme pour faire du succès une réalité pratique.Il est essentiel que des objectifs clairs soient établis et d'identifier les technologies appropriées nécessaires pour les accomplir et ne pas travailler à l'envers en concevant des produits pour une technologie choisie. L'un des plus grands avantages lors du développement et de la mise en œuvre des DT est que les actifs physiques et les activités de l'atelier ne sont pas affectés. Cette adoption transparente est un gagnant certain pour l'organisation. Feuille de route typique pour votre premier jumeau numérique Impliquez et impliquez toutes les parties prenantes sous la direction du service informatique. Développez une charte claire et une stratégie de mise en œuvre. Évitez les silos! Identifier et impliquer les bonnes personnes avec les bonnes compétences et la bonne attitude Identifier et déployer des partenaires experts expérimentés de Digital Twin avec une solide expérience industrielle et les intégrer dans le système de valeurs. L'importance et les avantages de ceci ne sauraient être surestimés. Une prise en main approfondie pendant toutes les phases de la mise en œuvre est cruciale, et tout mettre en œuvre en une seule fois peut ne pas être une stratégie efficace. Commencez à piloter et à mettre en œuvre une approche par étapes avec des jalons clairs et un plan de mise en œuvre étape par étape avant de passer au courant principal Développer des indicateurs de performance clés, suivre les jalons et quantifier le retour sur investissement grâce à des examens périodiques. Assurer la familiarisation et la formation de tous les groupes de parties prenantes pour maximiser le succès de la mise en œuvre Évaluer et rendre compte de l'efficacité des DT et documenter les avantages obtenus par rapport aux systèmes existants dans votre organisation Construire sur les succès obtenus et identifier les opportunités plus stimulantes et enrichissantes pour la mise en œuvre des DT dans Tenez-vous au courant des innovations technologiques et des approches du marché et des changements significatifs ont été nécessaires à votre feuille de route. Il y a une vague d'intérêt extraordinaire pour la promesse de la technologie Digital Twin pour les organisations de fabrication et industrielles. Les investissements dans la recherche, l’éducation et la diffusion des avantages de cette technologie devraient être activement encouragés. Les chefs d'entreprise et de technologie doivent établir des objectifs stratégiques, permettre les investissements, allouer des ressources et attirer les talents pour progresser vers une croissance et des profits durables. Je suis convaincu que l’avenir est prometteur pour les organisations visionnaires qui peuvent saisir l’opportunité offerte par Digital Twins et en profiter.

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