« Jumeaux numériques pour révolutionner les phases d’engineering et d’opération 4.0 » est le nouveau cours innovant proposé par l’ESILV aux étudiants des filières « Majeure Mécanique Numérique et Modélisation » et Industrie 4.0. Ayant comme point de départ une technologie révolutionnaire dans plusieurs domaines, tels que l’aéronautique, l’automobile, le nucléaire ou encore la santé, ce cours inédit s’intéresse aux multiples usages et applications concrètes des jumeaux numériques et aux techniques de vérification et de validation.
Pour être en phase avec l’industrie du futur, l’école d’ingénieurs généraliste ESILV propose aux élèves-ingénieurs dès leur deuxième année un cours dédié à l’intégralité des process et technologies permettant de créer une copie virtuelle d’un processus, produit ou service. Selon une étude du cabinet Gartner, d’ici 2022, deux tiers des entreprises s’appuyant sur IoT mettront en œuvre au moins un jumeau numérique. Développé à partir d’un terme apparu dans les années 2000, pour évoquer les premiers prototypes d’une nouvelle voiture, avion, etc., le concept de « digital twin » devient mainstream dans plusieurs entreprises et intègre toutes les phases de la chaîne de production, permettant d’anticiper les éventuelles failles et aussi de réduire les coûts liés aux réparations.
Des enseignements-clés pour la technologie du futur
La création, la validation et la mise en œuvre des digital twins regrouperont plusieurs compétences-clés de la majeure Industrie 4.0, telles que les plateformes IoT, les logiciels industriels de simulation numérique, l’analyse et la simulation scientifique. Parmi les aspects enseignés aux élèves -ingénieurs, mentionnons :
- Les grandes familles de jumeaux numériques
- Les technologies requises pour mettre en place et déployer un jumeau numérique basé sur les techniques d’IA et/ou de simulation numérique
- Les techniques d’accélération des simulations numériques vers le temps réel
- Des applications concrètes dans divers secteurs : médical, aéronautique, process industriels …
Les étudiants pourront s’entrainer dans la création et l’exploitation des jumeaux numériques à travers la plateforme ANSYS TWIN BUILDER, un outil complet permettant d’établir un diagnostic, de rechercher une panne, d’élaborer un programme de maintenance, d’optimiser les performances et d’obtenir des données instructives pour améliorer les produits.
Les deux grandes familles de jumeaux numériques seront abordées lors de ce cours :
- L’approche buttom up, qui part d’un actif équipé de capteurs, pour récupérer les données qui en sont issues et construire des modèles de prédiction, grâce aux techniques d’IA comme le Deep Learning et les réseaux de neurones;
- L’approche dite top down, qui permet de partir d’équations issues de la physique qu’on nourrit de mesures pour prédire des comportements.
Ce programme a été mis en place avec l’aide de Jacques DUYSENS, Directeur Business Développement EMEA chez ANSYS et Conseiller de l’ESILV en stratégie industrielle et relations internationales.
Jumeau numérique d’un bâtiment du Pôle Léonard de Vinci créé par des étudiants de 4e année
Les jumeaux numériques, les étudiants de l’ESILV n’en sont pas à leur premier coup d’essai. Un projet d’envergure développé par 15 étudiants en 4e année dans le cadre de leur projet d’innovation industrielle, consistait à créer digital twin d’un batiment sous LoRaWan (Long Range Wide-area network) , un protocole réseau permettant aux objets connectés d’échanger de petits paquets de données. C’est ainsi que les étudiants ont modélisé le bâtiment L du Pôle Léonard de Vinci et ont récolté des données intrinsèques au bâtiment grâce à des capteurs.
« La modélisation du bâtiment L s’est faite à partir des plans incendies car nous ne disposions pas des plans de construction. Elle s’est faite en trois étapes. Dans un premier temps, la modélisation des structures externes du bâtiment puis celles des murs porteurs et fixes à tous les étages et pour finir celle des murs d’habitation étage par étage comme les murs qui séparent les salles. »
Grâce à la mise en place de passerelle LoRaWAN au sein du bâtiment L du pôle Léonard de Vinci, les équipes ont pu récupérer les données nécessaires sur les serveurs LoRa, qu’ils ont affichées sur l’interface graphique en ligne Cayenne. Pour ce faire, elles ont utilisé un microcontrôleur SodaQ ExpLoRer et ont aussi travaillé avec la carte Arduino Uno. Cela leur a permis de récupérer, puis d’analyser et d’exploiter les données sur Excel.
Pour en savoir plus sur la majeure Industrie 4.0.
This post was last modified on 28 novembre 2019 9:27 am