IOT et industrie : Qu'est-ce qu'un jumeau numérique?

Le terme «jumeau numérique» est fréquemment utilisé par les professionnels de l'industrie de l'énergie avertis, mais que signifie-t-il vraiment?
Pour obtenir un point de vue d'initié, POWER a posé la question à Akshay Patwal, directeur commercial stratégique chez Siemens Energy. Patwal dirige le développement et la commercialisation de projets de transformation commerciale numérique, en utilisant des plateformes et des analyses de Big Data, pour créer des services basés sur les données. Il a été un pionnier dans la construction de la numérisation et du cadre basé sur les mégadonnées en développant et en mettant en œuvre des plates-formes, des systèmes et des processus d'entreprise à l'échelle de l'entreprise pour maximiser la valeur des données d'entreprise, en améliorant les performances, en réduisant les coûts et en générant des revenus. Il est un expert et un leader d'opinion sur la gestion des données, l'analyse des données et les technologies de visualisation dans l'industrie de l'énergie, il a donc évidemment une richesse de connaissances sur le sujet.
Akshay Patwal est directeur commercial stratégique chez Siemens Energy. Courtoisie: Siemens
PUISSANCE: Qu'est-ce qu'un jumeau numérique?
Patwal: Dans la production d'électricité, le jumeau numérique fait référence à la cartographie des modèles d'actifs physiques dans une plate-forme numérique, où un modèle de réplique numérique virtuelle est créé. Il est créé à l'aide des données relatives aux actifs obtenues à partir de diverses sources, combinées à une connaissance approfondie du domaine concernant l'actif. Ce modèle virtuel est construit à l'aide d'informations provenant de quantités massives de données de conception, de fabrication, d'inspection, de réparation, de capteurs et opérationnelles.
Un grand nombre de modèles haute fidélité basés sur la physique computationnelle et analytiques sont hébergés dans le modèle virtuel pour analyser et prévoir la santé et les performances des actifs d'exploitation au cours de leur durée de vie. Cela permet à l'opérateur de comprendre les opérations de l'actif et d'éviter les pannes inattendues. La technologie du jumeau informe sur le comportement des actifs et permet à l'utilisateur de prendre les mesures nécessaires. Sur la base de ces connaissances, la maintenance de l'actif peut également être optimisée. Il en résulte que l'actif est maintenu au niveau de fonctionnement optimal, plutôt que d'effectuer une maintenance aléatoire, incertaine et réactive.
L'autre aspect clé d'un jumeau numérique est l'utilisation du bon logiciel pour analyser et visualiser les données, ce qui permet aux opérateurs de manipuler les conditions des actifs numériques pour la planification de scénarios sans interférer avec le fonctionnement de l'actif physique. Certains des objectifs clés du jumeau numérique sont la réduction des coûts, l'augmentation des revenus, la réduction des pannes, l'amélioration des opérations et la gestion de la dynamique du marché.
Le jumeau numérique effectue des estimations de la durée de vie des actifs, détecte les anomalies de comportement et calcule l'efficacité thermique pour garantir que les processus d'exploitation et de maintenance sont optimisés dans toute la centrale électrique. Il permet également une collaboration croisée avec d'autres industries, qui ont une dynamique similaire à celle de l'industrie de la production d'électricité.
ÉNERGIE: Quels autres avantages la technologie numérique a-t-elle apportés à l'industrie électrique?
Patwal: Les technologies numériques transforment l'industrie de la production d'électricité, fournissant de nouvelles informations sur la planification, les opérations et la maintenance des centrales électriques, et découvrant de nouvelles voies pour améliorer les performances du système et augmenter la disponibilité et la fiabilité des équipements. Traditionnellement, la plupart des données générées dans le secteur de l'énergie étaient limitées aux services de surveillance et de diagnostic à distance, où elles étaient analysées pour surveiller le fonctionnement des turbines. Mais avec l'avènement de nouvelles sources de données et d'approches de gestion des données – complétées par des capacités analytiques – de nouvelles opportunités sont envisagées pour une meilleure compréhension des besoins commerciaux des clients et de la dynamique des équipements des centrales électriques.
De nombreuses nouvelles opportunités d'utilisation des données ont vu le jour, résultant en de nouveaux modèles commerciaux pour les clients, adaptés à leurs besoins spécifiques en matière de flexibilité opérationnelle, d'optimisation de la maintenance et de planification améliorée. L'approche numérique va au-delà de la simple collecte de données ou de l'offre d'un logiciel, en intégrant des données structurées et non structurées de différentes sources, et en effectuant des analyses basées sur des informations pour fournir des recommandations pour améliorer les performances de l'usine et optimiser la maintenance.
Les services publics doivent comprendre qu'ils doivent adopter la numérisation pour rationaliser leurs activités en termes d'efficacité et de durabilité, tout en améliorant l'expérience client. Cela se traduira par une prise de décision commerciale critique basée sur les données pour comprendre les tendances actuelles et futures du marché et développer des stratégies pour gérer les risques et les coûts dans toutes les divisions, tout en maximisant l'utilisation des actifs. Avec la croissance des sources d'énergie décentralisées et renouvelables, les clients souhaitent une flexibilité accrue et des solutions plus intelligentes pour générer des actions basées sur les données. Pour être compétitives sur des marchés incertains et économiser de l'argent, les entreprises doivent examiner des scénarios variés en analysant les flux de données en temps réel générés par les opérations, la planification et la maintenance des centrales électriques.
ÉNERGIE: Comment la technologie change-t-elle le fonctionnement des centrales électriques aujourd'hui?
Patwal: la technologie opérationnelle (OT), qui est le réseau des systèmes de centrales électriques impliqués dans la production d'électricité, et la technologie de l'information (IT), qui est le réseau des systèmes de communication, de gestion des données et d'analyse des données, sont intégrées pour créer un paysage numérique pour obtenir des gains significatifs d'efficacité, de vitesse et de contrôle efficace dans les centrales électriques. Cela permet aux entreprises de centraliser des aspects importants de la gestion des systèmes et des processus et d'externaliser les services souhaités.
La plupart des offres dans le paysage numérique de la production d'électricité concernent les domaines clés suivants:

Augmentation de la disponibilité. Cette approche guide les exploitants de centrales électriques afin d'optimiser les inspections des équipements, de réguler les activités de maintenance périodique et d'optimiser la maintenance conditionnelle avec un équilibre des opérations et des activités de maintenance avec la fiabilité et la gestion des stocks.
Amélioration des performances. Cette solution gère les opérations de l'usine en termes de flexibilité et améliore les performances pour améliorer la rentabilité sur un marché en constante évolution.
Assistance sur site à distance. Cette approche numérique et cette virtualisation permettent à la surveillance et au diagnostic des actifs des centrales électriques d'avoir une détection précoce des anomalies et des dommages imminents.
Risque et conformité. L'intégration des réseaux OT et IT a mis davantage l'accent sur la prévention des cyberattaques sur les centrales électriques. Le parapluie de cybersécurité sur le paysage numérique surveille les réseaux pour détecter les cyberattaques croissantes et réduit les risques tout en garantissant la conformité aux normes de l'industrie.
Gestion de flotte. Ce système de surveillance et de diagnostic offre une transparence totale au niveau de la machine, de l'usine et du parc, et fournit des diagnostics d'actifs, une surveillance des performances et une optimisation des opérations pour créer de nouvelles voies pour les services publics pour gérer et commercialiser leurs actifs.

ÉNERGIE: En quoi les futures centrales électriques différeront-elles d'aujourd'hui?
Patwal: La course à la future centrale électrique, qui est assez souvent appelée «Power Plant of the Future 4.0», est conforme à la révolution industrielle 4.0. Il a conduit à l'introduction de l'Internet des objets (IoT) dans l'industrie de la production d'électricité. L'IoT est le réseau d'appareils interconnectés ou d'objets intégrés avec des capteurs, une connectivité réseau, des systèmes de gestion des données et des moteurs d'analyse pour collecter, gérer et analyser les données afin de générer des ressources exploitables.
Ce concept a été étendu aux scénarios industriels et est souvent appelé Internet des objets industriel (IIoT). Alors que l'IIoT et l'IoT ont le même caractère principal, c'est-à-dire la disponibilité d'appareils intelligents et connectés, dans la plupart des cas, l'IoT est utilisé dans le domaine des consommateurs et IIoT est répandu dans le domaine industriel.
Les objectifs de la centrale électrique du futur 4.0 poussent les territoires d'exploitation et de maintenance des centrales électriques vers un scénario autonome pour réduire les coûts et augmenter les revenus. La transformation complète des marchés de l'énergie électrique est due à la transition de la production d'énergie fossile aux énergies renouvelables et à la production distribuée. Il y a eu une décentralisation des unités de production d'électricité, ce qui a compliqué les opérations.
L'IIoT joue un rôle clé dans l'intégration des réseaux OT et IT, et met en place un réseau de capteurs complet pour générer des données opérationnelles et système, fournit un module de gestion des données pour gérer les données, et une colonne vertébrale analytique pour analyser les données afin de découvrir de nouvelles perspectives, fournir recommandations normatives et prendre les mesures nécessaires. Il a l'intention de fournir les capacités suivantes dans la production d'électricité:

Centrales autonomes. Les opérations de la centrale électrique, la maintenance des actifs et la planification se font en analysant les données générées dans tous les domaines et en prenant les mesures nécessaires avec une interférence humaine limitée.
Gestion complète de la flotte. Les données des capteurs de l'ensemble du parc et de l'usine sont surveillées et les données sont analysées pour effectuer des diagnostics d'actifs, une surveillance des performances et une optimisation des opérations.
Amélioration des performances. L'analyse des données de performance fournies par les capteurs fournit des recommandations et des actions à entreprendre pour s'assurer que la performance des actifs des centrales électriques est maintenue au niveau souhaité dans les contraintes du marché.
La cyber-sécurité. Les cyberdonnées de IIoT offrent un moyen automatisé de détection précoce des cyberattaques sur les réseaux informatiques et OT, et préviennent tout dommage supplémentaire.
Opérabilité à distance complète. La décentralisation des sources d'énergie a nécessité un contrôle distribué et à distance du fonctionnement des centrales électriques. L'introduction de la télécommande mobile joue un rôle majeur dans le remplacement des opérations de commande manuelle.

—Aaron Larson est le rédacteur en chef de POWER (@AaronL_Power, @POWERmagazine).

            
        

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