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Les «jumeaux numériques» peuvent aider à surveiller l’infrastructure et à nous faire économiser des milliards

Infrastructure

Crédits: Pixabay / CC0 Public Domain

L’infrastructure urbaine – ponts, routes, voies ferrées, pipelines, tours de transmission d’énergie, etc. – doit être inspectée régulièrement pour fonctionner en toute sécurité. Imaginez si nous utilisions des technologies avancées à notre disposition, telles que des capteurs sans fil, des applications mobiles et l’apprentissage automatique, pour inspecter et entretenir à distance cette infrastructure. Cela pourrait éliminer le besoin d’inspections quotidiennes régulières, économiser du temps et de l’argent pour les ingénieurs et les propriétaires d’actifs, et réduire les risques de travailler sur les chantiers.

Tout le monde a l’expérience de travailler avec des appareils intelligents tels que les téléphones mobiles et les iPads. L’utilisation de ces technologies pour effectuer des travaux techniques et d’ingénierie change la donne. Nous avons développé des «jumeaux numériques» – visualisation 3D de l’infrastructure en service – pour surveiller les performances de l’infrastructure dans diverses conditions de service et prendre des décisions de maintenance intelligentes.

Le modèle numérique est le jumeau de la véritable infrastructure. Des capteurs sans fil sur la structure transfèrent les données de performance à notre ordinateur. Nous pouvons voir les performances de l’infrastructure en temps réel en ligne.

Ceci est extrêmement utile pour les ingénieurs qui ont besoin de surveiller régulièrement les performances de l’infrastructure. Ils prennent des décisions de maintenance critiques sur les éléments structurels qui doivent être réparés ou remplacés, et quand cela doit être fait, pour assurer la sécurité de l’infrastructure.

Comment sont créés les jumeaux numériques?

Les jumeaux numériques sont essentiellement une réplique numérique ou un modèle virtuel d’un processus, d’un produit ou d’un service. Le concept de création de jumeaux numériques est encore relativement nouveau pour les ingénieurs civils et d’infrastructure.

dans le Pays-Bas, des jumeaux numériques sont développés pour opération au port de Rotterdam. Une équipe de l’Université norvégienne des sciences et de la technologie travaille sur un maquette numérique d’une grue en fonctionnement.

Pour développer des jumeaux numériques pour la maintenance intelligente des infrastructures, nous devons intégrer une variété de disciplines. Il s’agit notamment de la visualisation 3D, de la technologie sans fil, de l’ingénierie structurelle et de l’Internet des objets. La sortie est un modèle numérique de l’infrastructure physique, visible sur un PC, une tablette ou un téléphone mobile.

En regardant leur appareil intelligent à la maison ou au bureau, un ingénieur peut observer toutes les déformations, les déformations, les fissures ou même les contraintes dues à diverses charges (telles que la circulation ou le vent). Le modèle de jumeau numérique intelligent peut également suggérer des décisions de maintenance appropriées.

Les avantages économiques s’élèvent à des milliards

Rien qu’à Victoria, nous avons plus de 7 000 ponts qui doivent être inspectés régulièrement. Ajoutez tous les pipelines, autoroutes, voies ferrées, etc., et c’est un énorme programme d’entretien.

Des milliards de dollars sont dépensés chaque année pour inspecter, surveiller et entretenir les infrastructures dans le monde. La Volcker Alliance, à but non lucratif, a récemment averti que les coûts de réparation d’un entretien différé de l’infrastructure vieillissante des États-Unis pourraient dépasser 1 billion de dollars américains, soit 5% du produit intérieur brut du pays. Pour les routes locales à travers l’Australie, les coûts d’entretien et de renouvellement entre 2010 et 2024 totalisent environ 45 milliards de dollars.

La numérisation de la façon dont nous prenons soin de notre infrastructure peut rendre le processus plus précis et moins coûteux à long terme que les pratiques traditionnelles à forte intensité de main-d’œuvre. L’utilisation d’un jumeau numérique devrait produire économies de 20 à 30%. Étant donné les coûts énormes de la surveillance des infrastructures – aux États-Unis, les inspections de ponts seules coûte 1,35 milliard de dollars par an – les économies potentielles sont énormes.

Il y a également plusieurs avantages indirects pour la nation.

La crise du COVID-19 a mis en évidence l’importance de réduire la foule dans les lieux publics. Compte tenu de l’énorme charge de travail sur les infrastructures de transport comme les autoroutes, les bus et le rail, tout concept pouvant réduire les déplacements quotidiens est important. La numérisation de la gestion et de la maintenance des infrastructures peut aider en réduisant la nécessité pour les inspecteurs et les techniciens de se rendre sur les projets.

La réduction des déplacements, en réduisant les émissions, profite à la santé publique et à l’environnement.

Que fait-on en Australie?

En Australie, chercheurs de l’École d’ingénierie chez RMIT développent des jumeaux numériques pour une utilisation dans la maintenance intelligente de presque toutes les infrastructures à travers le pays.

Nous nous concentrons actuellement sur les ponts et les infrastructures portuaires. Cependant, nous pourrons bientôt utiliser les modèles développés pour les chemins de fer, les oléoducs et les eaux usées, le GNL, les oléoducs et les gazoducs, les plates-formes offshore, les éoliennes et les tours de transmission d’énergie.

Les chercheurs du RMIT ont également développé une plateforme de gestion des actifs hébergée dans le cloud, Système central de gestion des actifs (CAMS). Il utilise des cotes d’état discrètes attribuées aux composants de l’infrastructure par le biais d’inspections. Nous pouvons utiliser ces notations pour développer des modèles prédictifs pour faciliter la planification proactive et la prise de décision sur les infrastructures civiles.

Le système est utilisé commercialement pour les actifs immobiliers. De nombreux clients du partenariat public-privé utilisent le système pour la modélisation du cycle de vie des bâtiments.

Des preuves de concept ont été réalisées pour les ponts, le drainage et les infrastructures des conseils locaux. Des recherches financées sont en cours pour les chaussées routières et ferroviaires.

Nous travaillons sur l’intégration de la surveillance en direct des infrastructures pour faire progresser la plateforme vers la création de jumeaux numériques. Le système est disponible pour essai par tous les propriétaires d’infrastructure intéressés qui souhaitent Nous contacter.

Ce travail représente une étape importante dans le développement des villes intelligentes. Il contribuera à créer une communauté plus sûre et plus saine.


Comment les «jumeaux» numériques guident l’avenir de la maintenance et de la fabrication


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La conversation

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Citation:
Les «jumeaux numériques» peuvent aider à surveiller l’infrastructure et à nous faire économiser des milliards (2020, 26 juin)
récupéré le 27 juin 2020
depuis https://techxplore.com/news/2020-06-digital-twins-infrastructure-billions.html

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