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Jumeau numérique

 

Jumeau numérique

Webinar CNIS du Jeudi 15 octobre 2020 - 18H00

 

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Anticiper les pannes, optimiser la performance, former les opérateurs... en tant que nouvelle façon d'interagir avec et d'anticiper le monde réel le jumeau numérique a de nombreuses applications et tout le monde s'accorde sur l’expansion inévitable de son utilisation dans l'industrie. Le jumeau numérique est un modèle de simulation connecté au produit réel via des capteurs qui recueillent les données du terrain.  Il permet ainsi d’analyser et de diagnostiquer en temps réel un produit, ou un process, afin d’optimiser son fonctionnement et sa maintenance. Parce qu'il s'appuie sur des systèmes d'information réels, le jumeau numérique consomme et génère de grands volumes de données. Il assure ainsi la continuité numérique des données échangées sur l’ensemble du cycle de vie produit. Construction, ferroviaire, automobile, aéronautique, naval ou encore énergie en s'appuyant sur de nombreux cas d'usage industriels ce nouveau cycle thématique CNIS s'attachera à présenter les grands concepts jusqu'à la mise en œuvre opérationnelle.


 

L'ère des « jumeaux numériques » : du concept au déploiement industriel

 

 

 

Le monde change très rapidement. Aujourd'hui nous ne vendons pas de moteurs d'avion, mais des heures de vol, nous ne vendons pas de perceuse électrique mais des trous de bonne qualité,… et ainsi de suite. Nous sommes aujourd'hui plus concernés par les performances que par les produits eux-mêmes. Ainsi, les nouveaux besoins impliquent de se concentrer sur le système réel (au lieu de sa représentation nominale), soumis au chargement réel qu'il a subi jusqu'à présent (au lieu du chargement nominal) afin de prédire les réponses futures et de cette manière , anticiper tout événement fortuit, permettant une prise de décision adéquate en temps réel.

Ici, les techniques habituelles de modélisation et de simulation sont limitées, tout d'abord en raison du fait qu'un modèle n'est parfois rien de plus qu'une représentation grossière de la réalité, et enfin en raison du coût de calcul que sa solution implique comme discuté précédemment, évitant le l'étalonnage et la solution temps réel des modèles mathématiques, sauf lors de l'utilisation de ressources de calcul informatique disproportionnées (HPC, edge et cloud computing, ...) qui même si elles constituent une option intéressante, compromettent actuellement le déploiement de l'ingénierie basée sur la simulation pour les industries de petite et moyenne taille , toutes deux au cœur de l'innovation technologique, ainsi que son utilisation dans les plates-formes déployées dont le besoin est urgent pour les systèmes autonomes et la mobilité.

L'intelligence artificielle est devenue un protagoniste majeur dans de nombreux domaines de la technologie et de la société au début du troisième millénaire, mais elle nécessite souvent des efforts de formation impressionnants (quantité incroyable de données, la plupart inexistantes, difficiles à collecter et à manipuler, extrêmement coûteuses en temps et en ressources). Une autoroute pour contourner ces difficultés et réussir la génération la plus efficace (rapide, précise et économe) d'informations et de connaissances facilitant une prise de décision en temps réel consiste en un paradigme hybride.

 

Francisco CHINESTA

Member of the Scientific Committee of ESI Group

Francisco Chinesta is currently full Professor of computational physics at ENSAM Institute of Technology (Paris, France), Honorary Fellow of the “Institut Universitaire de France” – IUF- and Fellow of the Spanish Royal Academy of Engineering. He is the president of the ESI Group scientific committee and director of its scientific department. He was (2008-2012) AIRBUS Group chair professor and since 2013 he is ESI Group chair professor on advanced modeling and simulation of materials, structures, processes and systems. He received many scientific awards (among them the IACM Zienkiewicz, the ESAFORM, …) in four different fields: bio-engineering, material forming processes, rheology and computational mechanics (with major contributions in Model Order Reduction and Engineered Artificial Intelligence, both integrated in the so-called Hybrid paradigm of Simulation Based Engineering). He is author of more than 320 papers in peer-reviewed international journals and more than 900 contributions in conferences. He is president of the French association of computational mechanics (CSMA) and director of the CNRS research group (GdR) on model order reduction techniques in engineering sciences. He is editor and associate editor of many journals. He received many distinctions, among them the Academic Palms, the French Order of Merit, … in 2018 the Doctorate Honoris Causa at the University of Zaragoza (Spain) and in 2019 the Silver medal from the French CNRS.

 


Le Jumeau numérique du réacteur nucléaire et ses applications

 

 

 

Neuf entreprises de la filière nucléaire française (EDF, CEA et Framatome) mutualisent leurs efforts de R&D dans le cadre du projet de recherche et développement structurants pour la compétitivité   Réacteur Numérique. Le consortium est constitué d’EDF (chef de file), le CEA, FRAMATOME, CORYS, ANEO, CNRS / CRAN, Boost conseil, Axone et ESI Group.

L’objectif du projet est d’asseoir la compétitivité de la filière nucléaire française en lui donnant la capacité de mettre au point des « jumeaux numériques », un par réacteur, utilisables sur tout leur cycle de vie. Ces Réacteurs Numériques se basent sur les codes de calcul développés par les partenaires depuis de très nombreuses années, reconnus à l’échelle internationale, et qualifiés auprès des Autorités de Sûreté Nucléaire. La plateforme de couplage multi-physiques développée par EDF et le CEA (SALOME) constitue le point d’accueil d’un banc de simulation pour l’ingénierie nucléaire, alors que la plateforme ALICES, développée par le partenaire CORYS, est la station d’accueil des simulations pour l’entraînement des opérateurs de conduite. La cohérence entre le réacteur numérique et le vrai réacteur est assurée par l’intégration forte de ces environnements de simulation avec les données du PLM et les données d’exploitation.

Les deux produits phares du projet sont présentés   :

Un nouveau type de simulateur pour l’entrainement « juste à temps » des opérateurs de conduite. Une plateforme de couplage multi-physique fédérant les codes de la filière, et prête aux défis de demain, tant au niveau de la fidélité des résultats physiques que de l’utilisation des infrastructures de calculs haute performance.

 


Matthieu GUILLO

Matthieu Guillo est ingénieur de recherche à la R&D d’EDF depuis 2007 et pilote de projet dans l’Institut tripartite EDF-CEA-Framatome. Son domaine de spécialisation concerne la physique des cœurs de réacteurs nucléaires. Il a participé activement au montage du dossier de Projet Structurant Pour la Compétitivité Réacteur Numérique. Au sein du projet il pilote actuellement le lot « Visualisation avancée » et coordonne également du côté EDF le suivi et la levée des verrous technologiques. Il détient un Doctorat en physique des particules élémentaires obtenu à The University of South Carolina (Etats-Unis) après un DEA en particules et cosmologie obtenu à l’Université Paris 7.  LinkedIn : http://linkedin.com/in/matthieu-guillo-829b3015

 

 

Jumeau Numérique du « Navire armé » : l'approche Naval Group

Les Jumeaux Numériques sont aujourd’hui une réalité et se déploient peu à peu au sein des entreprises à des fins diverses, et Naval Group n »échappe heureusement pas à ce phénomène. Cependant, pour en tirer le meilleur profit il est essentiel d’avoir une approche industrielle de leur conception, de leur déploiement et de leur exploitation. Ce sont ces défis que Naval Group ambitionne aujourd’hui de relever  afin de réaliser le Jumeau Numérique complet d’un Navire Armé.



Ludovic STUMME

Responsable technique des activités de simulation de combat naval et de conduite de plateformes.


Entré à Naval Group il y a une quinzaine d’années, il a d’abord été acteur du développement des logiciels de conduite de plateforme (SCADA) pour les sous-marins scorpène, les frégates anti-aériennes Horizon puis les frégates européennes multi-missions FREMM. Il a ensuite rejoint le domaine de la simulation d’entraînement aux systèmes de combats avant de se diriger vers la simulation technico-opérationnelle pour les phases amont de définition des systèmes de combat. Acteur important dans la transformation digitale des méthodes de conception, il assure également aujourd’hui le rôle de coordinateur technique du projet Jumeau Numérique du Navire Armé.


 

Utilisation du « Jumeau Numérique » pour optimiser en opération la consommation énergétique d’un navire

 

 

L’industrie maritime, comme l’industrie automobile avant elle, est soumis à des normes environnementales de plus en plus strictes afin de réduire son impact environnemental. Cela implique pour les différents acteurs de trouver des solutions technologiques qui répondent à ces normes tout en assurant leur pérennité économique. Pour développer, valider et surveiller ces nouvelles solutions technologiques, l’utilisation d’un jumeau virtuel est essentielle. Lors de cette présentation, nous présentons comment évaluer virtuellement le potentiel de la propulsion hybride d’un Ferry, et comment optimiser son fonctionnement en opération en utilisant le logiciel de simulation système Simcenter Amesim.

 

 

 

Romain NICOLAS

Business Developer Marine chez Siemens Digital Industries Software.

Romain NICOLAS est chargé de soutenir les entreprises maritimes dans le déploiement de Simcenter Amesim ainsi que de répondre aux exigences des clients auprès des équipes de développement de Simcenter Amesim. Son parcours fait état d'une expérience comme ingénieur système chez Volvo Powertrain pour les applications de moteurs à usage moyen. Il est titulaire d'un diplôme d'ingénieur à l'ESTACA et d'un Master à IFP School.

 


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