Les changements induits par la technologie des jumeaux numériques ont un impact profond sur la production industrielle et la gestion urbaine. Il permet une perception en temps réel de la réalité en créant des répliques virtuelles d'entités physiques, et peut également effectuer des analyses et des prédictions. Cette technologie s'est étendue du domaine initial de la fabrication haut de gamme à divers domaines clés tels que les villes intelligentes et la santé médicale. Sa valeur fondamentale est de s'appuyer sur une prise de décision basée sur les données pour optimiser les processus et prévoir les problèmes potentiels afin d'améliorer l'efficacité, de réduire et de promouvoir les coûts d'innovation.
Quel est le principe de base de la technologie des jumeaux numériques ?
Il existe quelque chose de construit sur la base de la fusion de données multi-sources appelé jumeau numérique. Cela nécessite de déployer de nombreux capteurs sur des entités physiques. Ces capteurs collectent en permanence des données sur l'état des équipements, les paramètres environnementaux et les processus de fonctionnement. Ces données sont ensuite transmises en temps réel à la plateforme cloud ou edge computing grâce à la technologie de l’Internet des objets.
Parallèlement, dans l'espace virtuel, un modèle tridimensionnel dynamique qui correspond entièrement à l'entité physique sera construit. Ce modèle couvre non seulement la forme géométrique, mais intègre également les lois physiques, les règles de fonctionnement et les processus métier. L'interaction et la synchronisation continues des données et du modèle permettent au corps virtuel de refléter et de prédire le comportement de l'entité. C’est la base du diagnostic, de la prédiction et de l’optimisation.
Comment les jumeaux numériques sont utilisés dans la fabrication industrielle
Dans le domaine de la fabrication intelligente, les applications les plus courantes des jumeaux numériques sont les « jumeaux de produits » et les « jumeaux de production ». Par exemple, pendant tout le cycle de vie d’un moteur aérospatial, son jumeau numérique correspondant peut afficher les pertes internes et les écarts de performances en temps réel, et peut également prédire la prochaine maintenance. Les ingénieurs peuvent tester diverses solutions de maintenance sur le modèle virtuel sans affecter les opérations réelles.
Sur la chaîne de production, les jumeaux numériques peuvent simuler l’aménagement et la logistique de l’ensemble de l’usine. Les entreprises peuvent simuler et optimiser le plan de production, le flux de processus et même le mouvement du robot dans l'environnement virtuel pour découvrir à l'avance les goulots d'étranglement. Cela réduit considérablement le temps nécessaire au débogage de la ligne de production, réduit le coût de la transformation physique provoquée par des erreurs de plan et permet d'obtenir une production véritablement flexible.
Pourquoi les villes intelligentes ont besoin de la technologie des jumeaux numériques
Les villes intelligentes sont des systèmes géants extrêmement complexes liés à de nombreux sous-systèmes tels que les transports, l’énergie, la sécurité et l’administration municipale. Digital Twin City fournit une plateforme de gestion et de collaboration unifiée et visuelle. Les gestionnaires peuvent visualiser intuitivement le flux de circulation en temps réel, la charge du réseau électrique, la carte thermique de la population et d'autres informations dans le modèle de ville en trois dimensions.
Avec cette plateforme, les villes peuvent réaliser des simulations et une aide à la décision efficaces. Par exemple, lors de la planification d'une nouvelle ligne de métro, il peut simuler son impact sur le réseau de transport existant, les entreprises environnantes et les réseaux de canalisations souterraines. Avant l’approche d’une forte tempête de pluie, l’efficacité des différents plans de drainage peut être simulée et des ressources d’urgence peuvent être organisées à l’avance. Cela a incité la gestion urbaine à passer de réponses réactives à une intervention proactive et à une planification scientifique.
À quels défis de sécurité la technologie des jumeaux numériques est-elle confrontée ?
À mesure que le jumeau numérique regroupe de plus en plus de données en temps réel, il devient à lui seul une cible d’attaque de sécurité de grande valeur. Une fois compromis, les attaquants peuvent non seulement voler des données de production sensibles ou des informations sur le fonctionnement de la ville, mais également altérer les paramètres du modèle virtuel et envoyer de mauvaises instructions au monde physique, provoquant des accidents de production ou la paralysie des services municipaux.
Les capteurs, logiciels industriels et plateformes cloud utilisés pour créer des jumeaux numériques peuvent provenir de différents fournisseurs. Cette situation élargit la surface d’attaque potentielle. Les principaux défis techniques et de gestion rencontrés sont d'assurer la sécurité des données tout au long du lien, de la collecte à la transmission, au stockage et à l'utilisation, et de parvenir à une authentification d'identité et à un contrôle d'accès unifiés sur l'ensemble des systèmes et des plates-formes.
Comment créer un système de jumeau numérique efficace
Construire un système de jumeau numérique capable de fonctionner efficacement n’est pas aussi simple qu’une simple modélisation 3D. La première étape consiste à définir clairement les objectifs commerciaux, c'est-à-dire quels problèmes spécifiques doivent être résolus et quel type de retour sur investissement est attendu. La deuxième étape consiste à évaluer la base de données pour garantir que les données clés peuvent être collectées, transmises avec succès et que leur qualité est fiable. S’il y a un manque d’injection de données de haute qualité, le modèle ne sera qu’une coquille vide.
Pour sélectionner la plateforme technologique appropriée et intégrer l’Internet des objets, les outils de modélisation de simulation, d’analyse et de visualisation des données, ce processus nécessite souvent une coopération étroite entre experts métiers, data scientists et ingénieurs informatiques. En fin de compte, le système doit être un processus d'itération et d'optimisation continue, et le modèle est constamment corrigé en fonction des retours réels afin que les prédictions deviennent plus précises et puissent être efficacement intégrées dans les décisions opérationnelles quotidiennes.
Quelle est la future tendance de développement des jumeaux numériques ?
À l’avenir, la technologie des jumeaux numériques sera plus profondément intégrée à l’intelligence artificielle. Les algorithmes d'IA peuvent non seulement traiter les données, mais également découvrir les relations et les modèles cachés dans les données, et même proposer des stratégies et des suggestions d'optimisation. Cela fera évoluer les jumeaux numériques des stades de « miroir » et de « diagnostic » au stade avancé de « prise de décision autonome » et d’« auto-innovation ».
Dans le même temps, le seuil d’application des jumeaux numériques continuera de baisser. Avec le développement de services cloud et de kits d'outils standardisés, davantage de petites et moyennes entreprises seront en mesure de créer des jumeaux numériques sur leurs équipements de base ou leurs lignes de production à un coût acceptable. Cette technologie pénétrera également plus largement, depuis l'industrie et la gestion urbaine, vers des scénarios de la vie quotidienne tels que la gestion de la santé personnelle et l'optimisation énergétique de la maison.
Au sein de votre entreprise ou de votre domaine, quel problème spécifique d’efficacité ou de gestion comptez-vous le plus résoudre à l’aide de la technologie des jumeaux numériques ? Vous êtes invités à partager vos opinions personnelles dans la zone de commentaires. Si vous pensez que cet article est utile, n'hésitez pas à liker pour le soutenir.
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