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Les jumeaux numériques sont un modèle virtuel conçu pour refléter avec précision un objet physique équipé de capteurs. Ces capteurs générateurs de données des différents aspects de performances de l’objet physique (tels que production d’énergie, température etc…), seront ensuite relayés vers un système de traitement et appliquées à la copie numérique. On estime que des 100 à 200 millions d’objets connectés auront un jumeau numérique dans les années à venir.
Les différents types de jumeaux numériques
Le terme « jumeau numérique » recouvre différents types d’outils et de développements et différents objectifs. Nous pouvons distinguer :
Le jumeau virtuel sans couplage avec la réalité (usine virtuelle, machine virtuelle) : qui permet d’optimiser en amont le développement d’un sous ensemble (usine, machine) et d’étudier différents scénarii d’utilisation. Il s’agit jusque là du jumeau numérique de plus bas niveau.
Le jumeau numérique couplé avec la réalité augmentée : il permet de tester l’intervention humaine sur une machine ou une pièce complexe (montage, maintenance, soudabilité…). Ce type d’application met en œuvre un sous-ensemble virtuel et un process virtuel de réalité augmentée.
Le « close loop digital twins » avec un couplage réel entre jumeau numérique et jumeau réel : il s’agit du modèle de jumeau numérique de plus haut-niveau. Les capteurs des jumeaux réels transmettent en temps réel des données vers le jumeau numérique qui peut alors simuler le comportement et interagir en retour vers le jumeau réel pour modifier son fonctionnement.
La technologie « Model Order Reduction »
Les calculs de la simulation numérique, ont des temps de calculs incompatibles avec la notion de temps réel développé dans le concept du jumeau numérique. Pour tirer profit de la simulation numérique en temps réel, on utilise le modèle Model Order Reduction. Cette technologie consiste à identifier les jeux de paramètres majoritairement utilisés, ensuite à faire tourner un ensemble de simulations représentatives des différents états d’un système réel, et enfin à utiliser les résultats de calcul dans des modèles réduits. Grâce à ces modèles, nous sommes capables de donner des réponses en temps réel.
Principaux acteurs
Les principaux acteurs dans les jumeaux numériques sont :
- Predix Platform, outil de General Electrics
- Digital Enterprise Suite, de Siemens
- ANSYS Twin bluider
- SAP Digital Twin Software, par SAP
- Seebo digital twin sotfware
- ESI Group
- Alliance Dassault System et ABB
Différents modèles d’application des jumeaux numériques
- Pompe Flowserve : un jumeau numérique d’une pompe Flowserve, développé par ANSYS, qui illustre le système multi-physique mis en place. L’objectif de ce développement est de déterminer, surveiller et maintenir la température optimale à laquelle doit fonctionner le moteur et ses composants.
- Climatiseurs professionnels : le fabricant Rittal conçoit des climatiseurs professionnels dont les jumeaux numériques surveillent en permanence la température, le voltage et différents indicateurs pour passer d’une maintenance préventive à une maintenance prédictive.
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