Les jumeaux numériques améliorent la fabrication dans la vie réelle

Les données du monde réel associées à des simulations numériques de produits (les jumeaux numériques) fournissent des informations précieuses qui aident les entreprises à identifier et à résoudre les problèmes avant que les prototypes ne soient mis en production et à gérer les produits sur le terrain, déclare Alberto Ferrari, directeur principal de Model-Based Digital. Thread Process Capability Center à Raytheon.

« Comme on dit, ‘Tous les modèles sont faux, mais certains d’entre eux sont utiles’ », déclare Ferrari. « Les jumeaux numériques, étayés par des données – en tant que faits réels – sont un moyen d’identifier des modèles vraiment utiles pour la prise de décision. »

Le concept a commencé à décoller, le marché de la technologie et des outils de jumeaux numériques se développant de 58% par an pour atteindre 48 milliards de dollars d’ici 2026, contre 3,1 milliards de dollars en 2020. L’utilisation de la technologie pour créer des prototypes numériques permet d’économiser des ressources, de l’argent et du temps. Pourtant, la technologie est également utilisée pour simuler beaucoup plus, des populations urbaines aux systèmes énergétiques en passant par le déploiement de nouveaux services.

Prenez des fabricants aussi variés que Raytheon et distillerie suédoise Absolu Vodka, qui utilisent la technologie pour concevoir de nouveaux produits et rationaliser leurs processus de fabrication, de la chaîne d’approvisionnement à la production et, éventuellement, au recyclage et à l’élimination. Singapour, Londres, et plusieurs villes de la côte du golfe du Texas ont créé des jumeaux numériques de leurs communautés pour aborder les aspects de la gestion urbaine, notamment la modélisation des modèles de circulation dans les rues de la ville, l’analyse des tendances en matière de construction et la prévision de l’impact du changement climatique. Et des entreprises telles que Bridgestone et le fournisseur de services de drones Zipline utilisent la technologie associée à des données opérationnelles pour aider à lancer de nouveaux services.

Les entreprises ont adopté les jumeaux numériques dans le cadre de leurs transformations numériques, un moyen de simuler les performances, d’identifier les faiblesses et d’exploiter les services plus efficacement. L’initiative numérique de toute entreprise doit déterminer si une facette de son produit, de ses opérations ou de son environnement peut être simulée pour obtenir un aperçu.

Simuler la conception et la fabrication

Les technologies jumelles numériques d’aujourd’hui ont leurs fondements dans la conception assistée par ordinateur (CAO) et les outils d’ingénierie informatique développés il y a plus de trois décennies. Ces systèmes logiciels ont permis aux ingénieurs de créer des simulations virtuelles pour tester les modifications apportées à la conception des produits. Les ingénieurs ont conçu un composant de produit, tel qu’un profil aérodynamique, sur un ordinateur, puis ont chargé un modéliste ou un sculpteur de fabriquer l’article en argile, en bois ou en composants d’origine pour des tests physiques.

Aujourd’hui, le processus a déplacé l’étape de prototypage beaucoup plus tard dans le processus, car la croissance massive de la puissance de calcul et du stockage permet non seulement de prototyper l’ensemble du produit, mais également d’intégrer d’autres informations, telles que des informations sur l’approvisionnement en matières premières. matériaux, les composants nécessaires à la fabrication et le fonctionnement du produit sur le terrain.

« Si vous regardez ces outils de CAO et d’ingénierie d’il y a 30 ans et plissez un peu les yeux, vous verriez que ces choses étaient des jumeaux numériques », déclare Scott Buchholz, directeur de la technologie du gouvernement et des services publics et directeur de la recherche sur les technologies émergentes chez Deloitte. Consultant. « Au fur et à mesure que la puissance de calcul et de stockage augmentait, la capacité de faire des simulations utiles augmentait et nous sommes passés de rendus basse fidélité à des simulations haute fidélité. »

Le résultat est que la technologie du jumeau numérique a pris d’assaut une variété d’industries. Les fabricants de véhicules coûteux et de produits d’infrastructure bénéficient du raccourcissement du cycle de conception et de développement, faisant des entreprises aérospatiales, des constructeurs automobiles et des agences d’urbanisme tous les premiers à adopter. Pourtant, les startups adoptent également la mentalité de simulation d’abord pour itérer rapidement sur les améliorations de produits.

Un avantage majeur : les jumeaux numériques ont poussé la construction physique de prototypes beaucoup plus loin dans le pipeline de conception. Certaines entreprises poursuivant des initiatives de prototype zéro visent à éliminer complètement les étapes de prototypage et à permettre des efforts directs de fabrication, a déclaré Nand Kochhar, vice-président de l’industrie automobile et des transports chez Siemens Digital Industries Software.

C’est un changement massif par rapport au passé. « Un cycle de vie de développement de produit typique allait de six à huit ans », explique Kochhar à propos de la fabrication automobile. « L’industrie a travaillé là-dessus, et elle a maintenant un cycle de vie de 18 ou 24 mois. Désormais, la construction automobile repose davantage sur les logiciels, qui deviennent le facteur déterminant du cycle de vie. »

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