Découvrez les jumeaux numériques dans notre 5G Lab

Les usines et les laboratoires pharmaceutiques utilisent souvent des robots pour automatiser les processus industriels, dans des zones stériles ou non. Lorsqu’un opérateur doit résoudre des problèmes techniques, le fonctionnement du robot est interrompu et l’environnement stérile rompu. Après la maintenance, un test d’acceptation technique doit être effectué et la zone doit être rendue à nouveau stérile. Il faut alors souvent plusieurs heures avant que le robot puisse reprendre le travail.

Jumeaux numériques

Ne serait-il pas plus simple de contrôler et d’assurer la maintenance des robots à distance ? C’est précisément ce que permet un jumeau numérique, ou 'digital twin'. Cette copie virtuelle d’un appareil ou d’un service se comporte virtuellement comme l’original dans le monde réel. L’impact de la friction, de la température ou de la lumière est ainsi tout aussi perceptible dans l’univers virtuel que réel. Les jumeaux numériques permettent de suivre les mouvements exacts des robots et de les contrôler sans avoir à se trouver dans la même pièce. "De ce fait, de nombreux problèmes peuvent être résolus à distance et la production ne doit pas être interrompue aussi longtemps", explique Olivier Nerinckx, Product Manager Device Industry 4.0 chez Orange Belgium.

5G Lab à Liège

L’inauguration du deuxième 5G Lab belge d’Orange à l’emblématique Grand Poste de Liège fut l’occasion idéale d’illustrer de quelle manière la 5G standalone peut venir en appui aux innovations industrielles. Lors de l’inauguration officielle, Orange y a présenté le jumeau numérique d’un robot manipulant des éprouvettes : une solution porteuse de valeur ajoutée pour les nombreuses entreprises pharmaceutiques et biotechnologiques installées en région liégeoise. "Ce cas d’utilisation est vraiment un projet de bout en bout", souligne Olivier Nerinckx. "Tout le monde parle de jumeaux numériques, mais de nombreuses facettes entrent en jeu. Nous avons apporté notre expertise en matière de 5G et avons travaillé en étroite collaboration avec différents partenaires pour la poursuite du développement."

Missions et simulations

Dans le 5G Lab, un opérateur peut visualiser le bras du robot à distance à l’aide d’un casque de réalité augmentée, le HoloLens 2 de Microsoft. Ce dernier montre les mouvements exacts du robot en temps réel, ainsi que de nombreuses données telles que la température, le mode de fonctionnement et les messages d’erreur. Via le casque, l’opérateur peut donner des commandes au bras robotisé, par exemple pour arrêter un mouvement ou pour redémarrer le processus lorsque tout est redevenu normal. Mais le fonctionnement d’un jumeau numérique n’est pas à sens unique. Il est également possible d’effectuer des simulations sur le jumeau numérique avant de les appliquer au robot réel.

"C’est la plus grande valeur ajoutée d’un jumeau numérique", estime Olivier Nerinckx. "Une entreprise pharmaceutique qui doit augmenter le remplissage de seringues de vaccins, par exemple, peut déterminer la procédure optimale dans le jumeau numérique de sa ligne de production. Effectuer de tels essais dans la réalité prend beaucoup plus de temps."

Bande passante, latence et qualité de service

Les jumeaux numériques posent des exigences spécifiques au réseau qui unit l’opérateur au robot : une bande passante élevée, une faible latence (le temps nécessaire pour transmettre des données d’un point à un autre) et des garanties de disponibilité. Un réseau 5G autonome est donc la solution idéale. La bande passante élevée est cruciale, car la réalité augmentée génère des volumes considérables de données. Les modèles 3D du robot sont, en effet, rendus dans le cloud, puis transmis au casque. Les données des capteurs en temps réel du robot sont également transmises en continu à l’opérateur.

Une faible latence entre le robot et le casque est importante pour une simulation réaliste du jumeau numérique. Elle est indispensable pour que l’image vue par l’opérateur soit virtuellement synchrone avec le robot physique, ce qui lui permet de réagir rapidement en cas de défaillance. Enfin, le robot et son jumeau numérique utilisent une tranche réservée du réseau 5G autonome. Cela permet non seulement de garantir la latence et la disponibilité, mais aussi d’éviter que les données transitent par l’internet public.