SIEMENS : Remplacer les prototypes physiques par le jumeau numérique

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Dans le secteur A&D, plusieurs obstacles empêchent encore de remplacer tous les prototypes physiques par des jumeaux numériques complets. Ces obstacles sont de nature culturelle ou technologique ou liés aux processus.

Pour commencer, imaginez que lors de votre prochain voyage en avion, une fois tous les passagers installés à leur place, vous entendiez ceci : « Bienvenue à bord. Air Autonome est heureuse de vous accueillir sur son premier vol sans pilote. » Puis vous entendez le message de bienvenue du commandant de bord, dont la voix est similaire à celle de votre iPhone. Eh bien, il y a fort à parier que la plupart d’entre nous déferaient immédiatement leur ceinture de sécurité et sortiraient de l’avion.

La technologie permettant d’effectuer des vols commerciaux sans pilote existe déjà, mais elle n’est pas encore certifiée, et surtout elle n’est pas encore culturellement acceptable. Votre dernier vol commercial a déjà été géré à 90 % par un ordinateur, et pourtant nous nous sentons tous beaucoup plus rassurés à l’idée qu’un pilote humain est là pour prendre les commandes si l’ordinateur fait une erreur.

Les êtres humains vont devoir apprendre à faire confiance aux aéronefs autonomes, en procédant par étapes, prudemment et méthodiquement. Et il faudra de la même façon apprendre à faire confiance au jumeau numérique complet pour abandonner les prototypes physiques. Les ingénieurs, les directeurs de programmes et les organismes de réglementation devront apprendre à accepter les prototypes sous forme de jumeaux numériques, en commençant par les systèmes les moins complexes, tels que les circuits imprimés et les fûts de trains d’atterrissage, pour arriver progressivement aux modèles d’aéronefs complets.

Cela nécessitera de modifier nos processus relatifs aux prototypes et aux jumeaux numériques. Actuellement, les ingénieurs construisent un jumeau numérique pour modéliser ce qu’ils attendent de l’appareil physique. Le jumeau numérique leur a permis d’adopter l’approche « faire voler l’appareil avant de le construire ». Ensuite, ils réalisent et testent un prototype physique de l’appareil et utilisent les données recueillies lors des essais pour valider leur jumeau numérique. Avec ce type de processus, la vérité réside dans l’objet physique et non dans le jumeau numérique. Pour qu’il soit possible de remplacer les prototypes physiques, les ingénieurs, les directeurs de programmes et les organismes de réglementation doivent considérer que la vérité réside dans le jumeau numérique, car cela permet d’éviter de devoir effectuer des essais de validation sur des composants ou systèmes physiques.

Les ingénieurs disposent déjà d’outils et de logiciels permettant de créer des répliques virtuelles de systèmes complexes. Cependant, il faut continuer d’améliorer l’intégration de ces systèmes simulés. En effet, si l’on associe cette intégration à un outil de simulation simple d’emploi, fluide, fidèle et fonctionnant en temps réel, la confiance dans les performances des jumeaux numériques augmentera de manière importante. En validant et optimisant continuellement ces jumeaux numériques à l’aide des données et connaissances issues des essais physiques, nous finirons par atteindre le niveau de fidélité et de confiance nécessaire pour permettre la modélisation et la validation de systèmes très complexes qui n’ont pas encore été construits dans le monde physique.

Pour que les jumeaux numériques remplacent les prototypes physiques dans l’ensemble de notre secteur, nous avons besoin de leaders visionnaires qui soient convaincus que ce remplacement est possible et qui soient capables d’amener leur entreprise à partager cette conviction. Bien que des obstacles culturels, technologiques ou liés aux processus empêchent actuellement ce remplacement, ils seront surmontés avec le temps, et les prototypes physiques disparaîtront à l’instar des règles à calcul et des bandes 8 pistes.

A propos de l'auteur : Todd Tuthill est vice-président responsable du secteur Aéronautique et Défense chez Siemens Digital Industries Software. Il a rejoint Siemens en juin 2022, après plus de 30 ans passés dans le secteur A&D. Il apporte son expérience dans les domaines de l’ingénierie des systèmes, de l’ingénierie fonctionnelle et de la direction de programmes, ainsi que sa vision très claire des avantages de la transformation numérique.

Sa carrière de dirigeant dans le domaine aéronautique couvre McDonnell Douglas/Boeing, Moog, Raytheon et Siemens, et son expérience englobe tous les aspects des programmes A&D, y compris la conception, l’ingénierie des systèmes basés sur des modèles (MBSE), l’ingénierie logicielle, le développement lean de produits, la gestion des fournisseurs et des partenaires et la gestion des programmes. Dans son nouveau rôle chez Siemens, Tuthill est un ardent promoteur de la transformation numérique de l’ensemble du secteur A&D.