Le jumeau numérique : plus qu’une expression à la mode

By Yale Zhang et Thessy Moodley | 17 août 2021

TM : Dans un billet de blogue de l’an dernier, vous décriviez ce qu’est un jumeau numérique et vous donniez un aperçu de ses composants fondamentaux typiques. Un an et demi plus tard, avec l’expérience acquise lors de récentes mises en œuvre dans le domaine du traitement des métaux et du minerai, comment votre perspective a-t-elle changé?

YZ : Nous sommes sans aucun doute en présence de deux forces en ce qui concerne la numérisation dans l’industrie lourde. Chez certains, la fatigue et le cynisme se font sentir. C’est compréhensible. Souvent, les mots à la mode et le matériel promotionnel alléchant placent le jumeau numérique sur un piédestal comme étant la solution miracle pour relever tous les défis opérationnels.

Notre expérience récente a toutefois démontré que dans les cas ciblés d’utilisation de jumeaux numériques, ceux-ci peuvent jouer un rôle majeur dans l’amélioration opérationnelle en permettant une prise de décision plus éclairée. Les éléments fondamentaux que nous avons décrits l’an dernier, l’intelligence et l’interaction, ont été essentiels à la mise en service récente des jumeaux numériques de nos hauts fourneaux et de nos autoclaves. Tous deux s’appuient sur de solides modèles de processus pour dégager de nouvelles perspectives, l’intelligence, et les relier à des leviers opérationnels réalisables. Cette interaction apporte des avantages concrets en stabilisant le fonctionnement des fourneaux et en améliorant l’efficacité opérationnelle des autoclaves. Si quelque chose a changé, je dirais qu’il devient encore plus clair que la valeur des jumeaux numériques réside dans leurs capacités à intégrer la modélisation, la simulation et la technique d’optimisation fondées sur la physique et les données, pour ensuite améliorer la prise de décisions humaines en temps opportun et de manière collaborative.

TM : Alors, comment pouvons-nous continuer à utiliser la technologie des jumeaux numériques dans des secteurs comme celui des mines et métaux sans être pris dans la frénésie ni dans le jargon?

YZ : Le secret est de se concentrer directement sur la création de valeur et sur les occasions d’amélioration. Pour nos clients du secteur des mines et métaux, nous visons généralement la durée de vie des actifs ou la stabilité des procédés, ou les deux. La seule façon de mettre efficacement en application un jumeau consiste à mettre l’accent sur la valeur et à tracer une ligne entre les extrants du jumeau, les actions opérationnelles et l’amélioration des indicateurs clés de performance.

Permettez-moi de vous donner un exemple. Le fonctionnement de nombreux procédés pyrométallurgiques repose sur une température et/ou une pression très élevées, il est donc impossible de mesurer directement les états internes, comme la température ou le niveau des métaux. Sans accès aux données essentielles sur les procédés, les opérateurs sont souvent pris par surprise, ce qui entraîne des risques possibles pour la sécurité ou des temps d’arrêt imprévus. Dans le cadre d’un projet récent, notre équipe a commandé un jumeau numérique pour rendre ces états internes transparents pour les opérateurs. Ainsi, ces derniers peuvent prendre des décisions en temps opportun pour planifier les activités de coulage et éviter les perturbations dans les procédés. Il en résulte une exploitation plus stable et plus uniforme, ainsi qu’une diminution importante du temps où il n’y a aucun coulage.

Outre la valeur, la maintenabilité à long terme est un autre facteur qui permet de prendre conscience de la pleine valeur des jumeaux numériques. Nous avons déployé des efforts considérables pour nous assurer que les jumeaux numériques représentent véritablement leur jumeau physique au fil du temps. Nous veillons aussi à ce que leurs résultats soient fiables, notamment par la surveillance continue de la qualité des données, l’introduction de l’indice de qualité des modèles, et le développement d’une capacité d’autoapprentissage des modèles permettant d’éviter une non-concordance – avec le temps – entre les modèles et les usines. Ces pratiques exemplaires assureront un apport continu en valeur ajoutée à l’exploitation de l’usine et son succès à long terme.

TM : Le marché des jumeaux numériques a connu une croissance rapide au cours des dernières années. De nombreux fournisseurs de technologies offrent différents produits de jumeaux numériques. En tant que spécialiste industriel, auriez-vous certaines suggestions pour les utilisateurs finaux?

YZ : Si nous appliquons le cadre de gestion des jumeaux numériques (intégration, intelligence et interaction) aux produits de ce type disponibles sur le marché, la plupart d’entre eux sont axés sur les plateformes d’intégration, alors qu’on remarque des lacunes quant à l’intelligence, un composant essentiel de cette technologie. Une solution efficace faisant appel à un jumeau numérique doit réunir les bons ingrédients : soit une expertise en conception, un savoir-faire et une expertise en exploitation du jumeau physique en question.

Hatch compte plus de soixante ans d’expérience en conception de fours électriques à arc pour l’industrie des métaux non ferreux. Cette expérience, combinée à tous les modèles de conception, est intégrée au processus de conception de jumeaux numériques pour le four. Nous prenons aussi en compte – dans leur ensemble – les indicateurs-clés de performance du four, la surveillance de l’intégrité du four, la charpente et le système d’attache, la gestion des électrodes et la planification de la production, entre autres. Les utilisateurs finaux sont ainsi assurés de tirer profit des avantages que présente le jumeau numérique.

TM : Au sein des nombreuses entreprises clientes, qui voyez-vous souvent prendre les rênes lorsque l’exécution des jumeaux numériques est un succès?

YZ : Je dirais que ça dépend. Les équipes numériques, d’innovation, de technologie ou d’exploitation ont été de bons points de départ lorsque nous avons commencé à vouloir déployer des jumeaux de procédés complexes. Toutefois, selon mon expérience, les mises en œuvre les plus réussies sont le fruit d’une étroite collaboration entre les équipes numériques et celles d’exploitation, de maintenance et de planification de la production. Pour qu’un jumeau numérique crée de la valeur de façon durable, les membres de l’entreprise qui peuvent tirer avantage du jumeau et l’utiliser doivent être réunis durant les phases de planification et de configuration du jumeau. Au cours de ce processus, le parrainage de la haute direction chez un client joue aussi un rôle important.

TM : Merci Yale d’avoir partagé vos réflexions avec nous. Aimeriez-vous communiquer d’autres perspectives aux lecteurs?

YZ : Je suis tout à fait convaincu que les jumeaux numériques sont une technologie perturbatrice qui apportera une valeur substantielle et concrète à l’industrie lourde. Je comprends que dans le marché actuel, il peut parfois y avoir de la confusion ou des doutes au sujet de la technologie des jumeaux numériques, mais ces préoccupations sont probablement dues à une approche inadéquate quant à la planification, aux attentes, à la conception, au développement et au déploiement.

Restez à l’affût d’un prochain blogue où je traiterai le sujet plus en profondeur!