À mesure que la quantité de données dont nous disposons augmente, la quantité d'informations utiles que nous pouvons utiliser pour prendre des décisions importantes dans le monde réel augmente également. Des résumés, des modèles et des simulations de points de données éclairent ces décisions. À l'ère du Big Data, tLa prochaine étape ultime est le concept de jumeaux numériques.
Un jumeau numérique est une représentation virtuelle d'un objet ou d'un processus physique. Ce sont des simulations qui peuvent prédire comment un objet ou un service particulier fonctionnera dans le monde réel.
Diverses industries ont commencé à envisager de mettre en œuvre des jumeaux numériques de leurs propres produits et services pour apporter toutes sortes d'améliorations.
Jetons un coup d'œil à l'histoire des jumeaux numériques et en quoi ils diffèrent des simulations les plus couramment utilisées aujourd'hui. Nous verrons également comment les jumeaux numériques peuvent révolutionner diverses industries, des soins de santé à la fabrication ou même à des villes entières.
Qu'est-ce que le jumeau numérique ?
L'histoire
Le terme "jumeau numérique" est apparu pour la première fois dans les documents de la NASA en 2010. Le jumeau numérique a été décrit comme "une simulation probabiliste multi-physique et multi-échelle intégrée d'un véhicule ou d'un système qui utilise les meilleurs modèles physiques disponibles, les mises à jour des capteurs, l'historique de la flotte , etc., pour refléter la vie de son jumeau volant.
Cette technologie inspira plus tard l'US Air Force, qui employa jumeaux numériques des cellules de leurs aéronefs pour prévoir la fatigue et les dommages. Ils ont appelé cette technologie Airframe Digital Twin, et elle visait à servir de capteur de santé virtuel tout au long du cycle de vie de l'avion individuel.
Jumeau numérique vs modèles
L'un des aspects clés d'un jumeau numérique est que le jumeau doit avoir un objet correspondant dans le monde réel. Le jumeau numérique est plus qu'un simple plan ou schéma.
La définition moderne du jumeau numérique considère qu'il est préférable que le modèle numérique et l'objet physique soient conçus en même temps. Ces jumeaux « grandissent » ensemble au fil du temps.
Une approche de jumeau numérique de la fabrication impliquerait le jumeau numérique même au-delà du stade du prototype. Les données extraites du prototype pourraient être utilisées pour améliorer le jumeau numérique. Le modèle amélioré peut alors prédire les performances des futurs prototypes.
Caractéristiques des jumeaux numériques
- Connectivité
Un jumeau numérique nécessite une connectivité. La relation entre un jumeau numérique et son homologue réel nécessite un flux de données fiable. La technologie de jumeau numérique peut utiliser l'Internet des objets (IoT) et l'apprentissage automatique (ML) pour analyser en continu les données provenant de capteurs provenant de plusieurs sources. - Homogénéisation
Grâce à l'augmentation de la puissance de calcul disponible, nous sommes maintenant en mesure de réaliser une quasi-homogénéisation des données provenant de différentes sources. Et parce que toutes les données nécessaires sont capturées dans une seule entité, elles sont beaucoup plus facilement partageables. - Reprogrammabilité
La technologie du jumeau numérique nous permet de reprogrammer des services et des produits en fonction des retours en temps réel. En utilisant ML, nous pouvons avoir des jumeaux numériques qui deviennent encore plus intelligents dans la prise de décision à mesure que davantage de données sont collectées. - Modularité
Les grands systèmes complexes capturés à l'aide de la technologie de jumeau numérique bénéficient de la modularité de la conception. Les DT peuvent permettre aux fabricants de savoir quels composants particuliers d'un appareil sont sous-performants.
Applications de jumeau numérique
Les jumeaux numériques peuvent être appliqués à presque tous les secteurs. Un modèle aussi puissant pourrait améliorer les étapes de conception, de fabrication et d'exploitation d'un produit ou d'un service particulier. Voici quelques exemples de la manière dont les technologies de jumeaux numériques peuvent être appliquées à certains secteurs.
1. Aéronautique
Grâce aux jumeaux numériques, les entreprises peuvent désormais avoir une empreinte numérique de l'ensemble du mode de vie d'un produit, de la conception à l'exploitation.
Par exemple, la société aérospatiale Boeing utilise des jumeaux numériques pour concevoir ses avions. Ils peuvent exécuter des simulations de toutes les pièces de l'avion pour prédire comment et quand elles pourraient tomber en panne à l'avenir.
Ce type d’ ingénierie basée sur les modèles accélère la recherche et le développement et permet un système intégré. Les étapes de conception, de fabrication et d'exploitation se déroulent désormais en parallèle et partagent des données entre elles.
2. Chaînes d'approvisionnement
Les jumeaux numériques peuvent être utilisés en situation réelle les chaînes d'approvisionnement créer un modèle détaillé du comportement de la chaîne d'approvisionnement. Jumeaux numériques permettent des ajustements à la volée et une vue très détaillée de l'ensemble de la chaîne d'approvisionnement.
Les jumeaux numériques de la chaîne d'approvisionnement utilisent des flux d'informations en temps réel. Des données telles que les expéditions à venir, l'emplacement des véhicules et l'inventaire peuvent aider à évaluer l'état actuel de la chaîne d'approvisionnement. Ces jumeaux numériques peuvent être programmés pour effectuer une action spécifique lorsque certains événements se produisent, comme lorsqu'un produit est en rupture de stock.
À la lumière de la pandémie de COVID-19, les modèles numériques de la chaîne d'approvisionnement peuvent aider à atténuer les risques. Les jumeaux numériques permettent un suivi et une livraison précis d'actifs importants tels que des vaccins, des échantillons de laboratoire et d'autres équipements médicaux.
Les actifs tels que les vaccins nécessitent certaines températures pendant le transport, qui peuvent être surveillées à l'aide de jumeaux numériques.
3. Soins De Santé
Grâce à la technologie des jumeaux numériques, les médecins pourront bientôt créer des organes virtuels pouvant être personnalisés pour un patient spécifique. Les scientifiques de la clinique de cardiologie de l'hôpital universitaire de Heidelberg, en Allemagne, ont déjà commencé à simuler un jumeau numérique d'un Cœur. Le cœur virtuel peut être utilisé pour prédire la progression de la maladie cardiaque d'un patient et les réponses aux traitements médicamenteux.
Grâce à ces jumeaux numériques, les médecins peuvent voir le taux de réussite de la chirurgie cardiaque avant toute prise de décision. Des modèles de risque plus complexes comme les jumeaux numériques peuvent trouver des solutions adaptées à un patient spécifique et pas seulement une solution pour un groupe à risque spécifique.
4. Villes jumelles numériques
Avec la demande croissante de villes intelligentes, il y aura bientôt une grande quantité de données collectées dans les villes. Les villes intelligentes visent à suivre toutes sortes d'activités urbaines, des données de trafic, de la recherche des contacts et des indicateurs environnementaux.
En conséquence, la disponibilité de ces données nous permettra de créer bientôt des jumeaux numériques à partir de villes entières.
Selon Arup, "la promesse du jumeau numérique de la ville est d'aider à fournir un environnement de simulation, de tester les options politiques, de faire ressortir les dépendances et de permettre la collaboration entre les domaines politiques, tout en améliorant l'engagement avec les citoyens et les communautés."
Toutes ces données peuvent être utilisées pour planifier des scénarios et prévenir de futures catastrophes.
Une ville jumelle numérique réussie contribuera à informer décisions politiques ainsi que. Les données sur la météo, les habitudes de transport et les données de recensement peuvent permettre davantage d'initiatives axées sur les données de la part des autorités locales.
Si les villes peuvent fournir des portails utiles à leurs citoyens, alors le jumeau numérique d'une ville peut également saisir les besoins et les exigences de son homologue dans la vie réelle.
Conclusion
La technologie du jumeau numérique permet à diverses industries de prendre de meilleures décisions.
Lorsque les enjeux sont importants, comme dans les soins de santé ou l'industrie aéronautique, les entreprises sont prêtes à investir dans des jumeaux numériques pour s'assurer que tout risque est atténué.
Les secteurs complexes tels que la gestion de la chaîne d'approvisionnement bénéficieront de la possibilité de voir pratiquement tous les niveaux de détail d'un système.
De plus, ces secteurs peuvent ensuite utiliser l'IA et l'apprentissage automatique pour améliorer le système à mesure que davantage de données sont collectées dans le monde réel.
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