La simulation numérique a fait ses preuves depuis de nombreuses années comme un outil essentiel à la conception de systèmes d’instrumentation. Son rôle s’étend aujourd’hui à l’ensemble des composants, et avec des usages aussi bien en amont des procédés, que pendant la phase de production et de diagnostic. Dans ce contexte, l’optimisation et l’interopérabilité des modèles au sein de systèmes réels et virtuels (jumeaux numériques) sont des enjeux majeurs du CEA-List.
La simulation numérique s’intègre de plus en plus à tous les étages et à toutes les étapes des processus industriels.
Elle permet en particulier de concevoir et optimiser les systèmes d’instrumentation, de s’assurer de leur performance, d’enrichir la donnée pour prédire et s’adapter, et joue un rôle de plus en plus important dans le diagnostic, avec notamment la capacité de fournir un grand nombre de données pour l’apprentissage et l’IA.
Les travaux actuels du CEA-List dans ce domaine portent d’une part sur l’extension des capacités des modèles, avec des développements dédiés aux techniques de mesure et d’auscultation les plus récentes, et d’autre part sur l’évolution des modèles existants pour répondre aux nouveaux besoins des industriels : pratiquer la simulation temps réel et la simulation proche capteur, créer des jumeaux numériques des dispositifs de mesure, faciliter la phase d’apprentissage de l’IA pour le traitement des données, etc.
Un troisième axe de recherche déterminant est l’interopérabilité des modèles, pour faciliter la construction de chaînes de simulation intégrées.
L’objectif est de créer des modèles dédiés aux nouvelles techniques d’instrumentation comme la mesure d’ondes élastiques par fibres optiques, la thermographie infrarouge par induction ou encore, les techniques de vibrométrie laser, en vue de les intégrer dans les simulateurs. La possibilité de simuler ces techniques facilitera par ailleurs leur adoption par les industriels.
Le CEA-List développe également des codes de référence (règles de transcription) pour des techniques de plus en plus incontournables comme les ultrasons, l’interaction rayonnements ionisants/matière, les méthodes électromagnétiques et les mesures thermiques.
Dans le contexte de l’instrumentation, la simulation joue un rôle essentiel au fonctionnement des Jumeaux Numériques. Cloner nécessite de pouvoir produire virtuellement la donnée captée dans le monde réel, et ce de manière la plus fidèle possible. D’autre part, la simulation permet de produire de la donnée, notamment à des fins de prédiction et d’optimisation, qu’il est impossible de capter dans le monde réel. Le jumeau numérique englobe à la fois la capacité de fournir à la simulation les entrées des modèles, et d’exploiter les données calculées pour concevoir, optimiser, prédire et piloter les systèmes d’instrumentation.
L’interopérabilité des modèles vise à faciliter la constitution de chaîne numérique de mesure, par exemple pour contrôler un procédé de fabrication dans son ensemble, sans risque de perte d’informations.
Cette capacité à faire évoluer et interagir les modèles entre eux permet aussi d’envisager la création de métamodèles à partir desquels il devient possible de décliner rapidement des solutions dédiées à un contexte.
Avec plus de 300 sociétés utilisatrices dans plus de 40 pays, la plateforme logicielle CIVA est la référence mondiale dans le domaine de la simulation appliquée principalement au contrôle non destructif (CND). Elle capitalise les résultats de recherche obtenus non seulement dans les laboratoires du CEA-List mais aussi en collaboration avec des partenaires académiques.
En savoir plus sur la plateforme CIVA
Le projet ANR franco-japonais PYRAMID a permis de traiter un cas d’application lié au démantèlement : l’évaluation de l’état de corrosion de canalisations non accessibles afin de supporter la stratégie de vidange de l’installation. Le CEA-List a modélisé, grâce à CIVA, des sondes particulières (Electromagnetic Acoustic Transducers) capables de répondre au besoin d’évaluation locale à distance de l’état de santé des canalisations.
Pour les développer, le CEA-List a travaillé à enrichir sa chaîne de simulation du contrôle par ondes guidées ultrasonores de canalisations de formes complexes. Ainsi, pour s’adapter à la spécificité des canalisations coudées d’une centrale, le CEA-List a introduit la présence de fluide dans la canalisation, donnée relativement difficile à prendre en compte d’un point de vue technique mais importante, car impactant fortement la propagation des ondes.
Europe :
National :
En s’appuyant sur ses modèles mathématiques robustes et sur ses compétences en physique, le CEA-List est en mesure de produire rapidement de la donnée dans des contextes applicatifs où elle s’avère initialement peu abondante.
