Le dictionnaire Merriam-Webster définit le « twinning » comme « l'acte de produire ou de donner naissance à des jumeaux ». Dans l'industrie, cependant, toute version numérisée de pratiquement n'importe quoi de physique est considérée comme un Jumeau numérique (JN). Néanmoins, les attentes du secteur à l'égard d’un JN varient également considérablement selon le contexte de leur entreprise et de leurs activités. Dans ce premier de deux billets de blogue, nous expliquons comment un JN a un impact sur les produits et les actifs dans une usine intelligente.

Lorsque le Dr Michael Grieves a présenté le concept de JN en 2002, il s'agissait d'une approche centrée sur le produit. Avec la gestion du cycle de vie du produit (PLM) comme processus de gestion de l’idéation du produit jusqu’à sa réalisation et même à sa mise au rebut, une sorte d’analogie « du berceau à la tombe » (CTG) dans l’industrie automobile, la plupart des solutions COTS pour JN se concentrent sur :

1. Activité de conception de produit
2. Activités du processus de fabrication du produit
3. Création de valeur du produit

Avec la montée de l’IdO, cependant, alors que presque toute pièce physique peut être rendue « intelligente », les fabricants et les OEM ont ressenti le besoin de tirer de la valeur des actifs connectés intelligents dans un environnement industriel. Le JN d’actif connecté intelligent est un sous-ensemble du JN de produit connecté intelligent, mais il a des besoins particuliers qui vont au-delà de ce que la catégorie générale exige [4]. Ces besoins particuliers pour les actifs connectés intelligents en milieu industriel couvrent plusieurs domaines, notamment [2] :

• Durée de vie accrue de l’actif ou du produit : Se traduit par le maintien du dossier d’évolution qui couvre toute la vie de l’actif, tant qu’il est en service.
• Variabilité de la configuration au cours de la vie utile : Dans certaines industries, la configuration réelle d’une rame d’actifs doit faire partie du dossier de traçabilité et de généalogie des produits fabriqués sur cette ligne. Cela signifie que le jumeau doit non seulement avoir un historique synchronisé dans le temps, mais aussi un historique lié au produit.
• Complexité de l’actif ou du produit : Tout comme chaque actif est complexe et unique, le jumeau doit aussi être unique et complexe. Cependant, la construction et la maintenance du jumeau doivent être automatisées et abordables.
• Décisions service vs remplacement : La durée de vie de la plupart des actifs de production s’étend sur quelques décennies, de sorte que le JN doit intégrer des modèles financiers adéquats pour faciliter la simulation d’opérations alternatives en fonction des coûts de réparation prévus.
• Communauté : Le personnel de maintenance, les opérateurs, les analystes financiers, les ingénieurs de production et les concepteurs de procédés forment tous une communauté d’utilisateurs devant interagir avec le jumeau. Cela signifie que le JN doit offrir beaucoup plus de valeur pour continuer à servir cette communauté.

En conséquence de ces attentes, la plupart des discussions sur le JN dans le secteur industriel comportent des réflexions sérieuses sur des solutions portant sur un ou plusieurs des domaines suivants :

• Activité de conception d’actifs ou de produits, c’est-à-dire ingénierie
• Activités du processus de fabrication d’actifs ou de produits, c’est-à-dire opérations
• Création de valeur à partir des fonctionnalités d’ingénierie des produits ou des actifs, c’est-à-dire services

Cela oblige les fournisseurs de solutions à prendre en compte les fonctions des mondes physique et numérique qui définissent l’actif. Tandis que le monde physique comprend :

• Actif réel
• Niveau (Niveau 0, Niveau 1, Niveau 2, etc.) de la pyramide d’automatisation du contrôle

Le monde numérique définit la cartographie virtuelle de l’actif selon ses propriétés :

• Affaires
• Fonction
• Communication
• Intégration
• Type
• Instance

C’est ici que le modèle d’architecture de référence pour l’industrie 4.0 (RAMI 4.0) joue un rôle fondamental, en tant qu’architecture orientée services, pour combiner tous les éléments et composants TI dans un modèle en couches et du cycle de vie, rendant ainsi le modèle Purdue pratiquement obsolète [3].

Dans le monde des « objets » de l’Industrie 4.0 (I4.0), le RAMI 4.0, avec ses axes tridimensionnels de niveaux hiérarchiques, de chaîne de valeur du cycle de vie et de couches, aide à décomposer les processus complexes en sections plus petites et gérables d’un actif. Selon la Commission électrotechnique internationale (CEI) 63088, il « décrit également les actifs avec suffisamment de précision ». [5]

En définissant l’actif en détail, les fournisseurs de solutions disposent maintenant d’une visibilité complète pour concevoir un JN qui s’étend à la fois à l’existence physique et numérique de l’actif.

Dans le prochain billet de blogue, nous expliquons comment, grâce à ces bases, il est possible non seulement d’avoir des produits intelligents dès leur création en raison de leur conception intrinsèque, mais aussi d’avoir des « clones » connus sous le nom de composants, actifs, systèmes et jumeaux de processus, bien après leur fabrication initiale, en tirant parti de l’enveloppe d’administration des actifs.

Références :

1. « How Smart, Connected Products Are Transforming Competition », M. Porter et J. Heppelmann, HBR
2. « Robust Digital Twin », Dan Miklovic
3. « A reimagined Purdue model », Forbes
4. LNS Research (lnsresearch.com)
5. International Society of Automation (isa.org)