- Les jumeaux numériques – des représentations virtuelles d’objets ou de systèmes du monde réel – permettent aux fabricants d’effectuer des tests et d’apprendre comme s’ils testaient dans un scénario réel.
- Les fabricants concentrent actuellement une grande partie de leur utilisation des jumeaux numériques sur l’amélioration des processus de production ou la durabilité.
- Au fur et à mesure que les jumeaux numériques mûrissent, les fabricants doivent intégrer des mesures de production et de durabilité dans un seul jumeau numérique pour obtenir tous les avantages du modèle.
Bien qu’il ne s’agisse pas d’une nouvelle technologie, les jumeaux numériques – des représentations virtuelles d’objets ou de systèmes du monde réel – sont essentiels pour soutenir la quatrième révolution industrielle. D’une échelle allant d’une voiture à une ville, des données en temps réel constantes et des boucles de rétroaction garantissent que les jumeaux numériques sont des représentations virtuelles précises. Cela permet aux fabricants de les utiliser et d’apprendre comme s’ils testaient dans le monde réel.
Actuellement, les fabricants tirent parti des jumeaux numériques pour une grande variété d’objectifs, le plus souvent axé sur l’amélioration du processus de production ou la durabilité. Les jumeaux numériques de production peuvent améliorer la fabrication grâce à des économies de coûts et à une efficacité accrue. Ceux-ci ont souvent des effets secondaires positifs mais négligés. Les opérations nouvellement efficaces ont tendance à réduire la consommation d’énergie et d’eau, les déchets et les émissions, ce qui réduit l’empreinte environnementale. De même, bien que n’étant pas l’objectif principal, les jumeaux numériques axés sur la durabilité peuvent entraîner des économies de coûts et améliorer l’efficacité.
Considérer les jumeaux numériques de production et les jumeaux numériques axés sur la durabilité comme des entités distinctes est une occasion manquée pour les fabricants. Ne pas intégrer tous les aspects de la production crée un modèle incomplet. Au fur et à mesure que les jumeaux numériques mûrissent, les fabricants doivent intégrer des mesures de production et de durabilité dans un seul jumeau numérique pour obtenir tous les avantages du modèle.
Qu’est-ce qu’un jumeau numérique ?
Un jumeau numérique peut être décrit comme un modèle de miroir d’information ou une représentation virtuelle 3D exacte des systèmes du monde réel. Les jumeaux numériques simulent souvent le comportement d’un «jumeau» dans un large éventail de scénarios, identifient les goulots d’étranglement des opérations et comparent les résultats attendus avec la production en temps réel.
Jumeaux numériques recevoir des données de divers capteurs surveillant le jumeau du monde réel. Dans un environnement de fabrication, par exemple, les capteurs peuvent mesurer un large éventail d’informations, telles que les performances (nombre de trous percés, énergie consommée, etc.) ou des informations environnementales (conditions météorologiques, par exemple). Ces informations sont ensuite analysées à l’aide de l’apprentissage automatique et de l’intelligence artificielle (IA).
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La beauté du système de jumeau numérique est qu’il permet amélioration continue: le vrai jumeau alimente en données le jumeau numérique, et le jumeau numérique identifie les domaines à améliorer et apporte des solutions. Ces suggestions sont adaptées et le cycle recommence. L’Hitachi Solution de jumeau numérique en est un parfait exemple : un jumeau numérique est créé pour chaque machine sur son site de fabrication et reçoit un flux constant de données. Le jumeau numérique permet à l’usine d’identifier les problèmes tôt et souvent, évitant ainsi l’apparition de problèmes plus importants.
L’industrie automobile est un autre adaptateur du jumeau numérique. BMW a numérisé nombre de ses usines et créé le BMW iFACTORYun outil numérique qui ressemble à Google Street View. D’après BMW, ce jumeau numérique favorise la collaboration internationale entre usines. L’équipe de production utilise la BMW iFactory pour visiter n’importe quelle usine dans le monde afin d’obtenir des données quantitatives de l’usine et de comparer les meilleures pratiques.
Jumeaux numériques dans le secteur manufacturier : production vs durabilité
De nombreux fabricants dans le monde utilisent des jumeaux numériques pour améliorer l’efficacité de la production. Une récente papier blanc par le Forum économique mondial Réseau phare mondial (GLN) met en lumière les usines à l’avant-garde des transformations numériques. Beaucoup de ces usines mettent l’accent sur les jumeaux numériques axés sur les processus en tant que catalyseurs essentiels du succès.
Un exemple est l’usine LG Electronics à Changwon, en Corée. L’usine a transformé son outil de simulation visuelle de la chaîne de montage en un jumeau numérique en intégrant en continu des données de production en temps réel dans le système avec des mises à jour toutes les 30 secondes. En conséquence, ils ont amélioré la productivité de 17 %, la qualité des produits de 70 % et réduit la consommation d’énergie de 30 %.
Un autre exemple est l’usine de Procter & Gamble à Guangzhou, en Chine. L’usine a utilisé un jumeau numérique pour améliorer les opérations d’entrepôt. En l’espace de trois ans, le jumeau numérique a conduit à 99,9 % de livraisons dans les délais, à une réduction de 30 % des stocks et à une réduction de 15 % des coûts logistiques.
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Que fait le Forum économique mondial sur la fabrication et les chaînes d’approvisionnement ?
Le Forum économique mondial Centre de fabrication avancée et de chaînes d’approvisionnement aide les dirigeants des secteurs public et privé à accélérer l’adoption de technologies inclusives. Il se concentre sur la promotion de l’innovation, de la durabilité et de l’emploi. Voici quelques exemples de l’impact généré par le centre :
Le réseau phare mondial : Ce réseau réunit 114 usines de fabrication de pointe de diverses industries, leur permettant de faire évoluer les innovations. Cela facilite également les opportunités d’apprentissage et de collaboration.
Chaînes de valeur circulaires : le centre soutient activement les fabricants dans l’incubation de nouveaux pilotes qui renforcent la confiance dans les chaînes de valeur circulaires. Il a lancé des initiatives pour renforcer l’authentification des produits de mode sur les marchés de l’occasion et aider les entreprises à réduire leur empreinte carbone en facilitant l’échange de données entre les chaînes d’approvisionnement.
Résilience : En partenariat avec Kearney, le centre a développé le Compas de résilience. Cet outil propose un ensemble complet de mesures pour guider les entreprises dans la gestion des perturbations de la chaîne d’approvisionnement et le renforcement de la résilience de leurs systèmes de fabrication et d’approvisionnement.
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Ces exemples et de nombreux autres jumeaux numériques de production ont négligé la durabilité comme effet secondaire. Le fonctionnement nouvellement efficace réduit la consommation d’énergie et les déchets, ce qui réduit l’empreinte environnementale. Comme mentionné ci-dessus, l’usine LG Electronics a réduit sa consommation d’énergie de 30 %, tandis que l’usine Procter and Gamble a réduit ses stocks de 30 %. Celles-ci marquent une réduction drastique de la consommation de ressources, rendant ses processus plus durables.
De même, les jumeaux numériques de durabilité améliorent la durabilité d’une usine et conduisent souvent indirectement à une plus grande efficacité et à des économies de coûts. Un exemple est le site de Schneider Electric LeVaudreuil qui utilise des jumeaux numériques de ses installations d’usine. Selon Le cadre « sans excuse », Schneider Electric utilise les données pour optimiser la gestion de l’énergie (-25%), réduire les déchets de matière (-17%) et minimiser les émissions de CO2 (-25%). Alors que le jumeau numérique aide Schneider Electric à atteindre son objectif de zéro émission nette d’ici 2025, il est également plus rentable et crée des processus plus efficaces.
Aller de l’avant : un jumeau numérique singulier
Dans une interview au Forum économique mondial en 2022Peter Herweck, PDG de Schneider Electric, a déclaré : « La numérisation et la durabilité efficacement intégrées entraînent des changements plus profonds et plus larges lorsqu’elles sont alignées.
Les jumeaux numériques doivent être conçus avec le même état d’esprit. Les jumeaux numériques dérivent des solutions basées sur des métriques et des objectifs prédéterminés. En intégrant l’efficacité et la durabilité des processus comme paramètres principaux, les problèmes identifiés et les améliorations suggérées auront un impact plus global.
Bien que peu nombreux, le jumeau numérique à double focalisation n’est pas une idée d’avenir. Western Digital à Penang, Malaisie, a utilisé des jumeaux numériques pour créer un système « d’automatisation des lumières éteintes ». « Lights out manufacturing », où un système fonctionne sans lumière, transforme l’ensemble du processus en intégrant des objectifs de durabilité et d’efficacité. Alors que le site s’est développé avec un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 43 % au cours des quatre dernières années, l’automatisation de l’extinction des feux a réduit la consommation d’énergie de 41 %.
La durabilité et l’efficacité de la production se renforcent mutuellement. Ne pas intégrer tous les aspects dans le modèle des jumeaux numériques crée une image numérique incomplète et empêche une amélioration continue. Si la durabilité ou l’efficacité est considérée comme un sous-produit plutôt qu’un résultat, l’information n’est pas introduite dans le modèle. Par conséquent, il est impossible de s’appuyer sur ces connaissances pour faciliter d’autres améliorations. À mesure que les jumeaux numériques mûrissent, la durabilité et l’efficacité de la production doivent être considérées comme des composants intégrés d’un système complexe ou comme des composants essentiels du métaverse industriel.
