News Mardi 12 avril 2022 - 22:12

La fabrication additive et l'importance du big data

Partagez cette news :

big data impression 3D

Le big data et la fabrication intelligente sont deux piliers de l'industrie 4.0. Ils symbolisent la nouvelle manière de produire mais ne sont pas sans risques. Explication !

Vous entendez sûrement souvent parler de big data, littéralement « grosses données » en anglais. Il s’agit de mégadonnées ou de données massives. L’expression « désigne les ressources d’informations dont les caractéristiques en termes de volume, de vélocité et de variété imposent l’utilisation de technologies et de méthodes analytiques particulières pour générer de la valeur et qui dépassent en général les capacités d'une seule et unique machine et nécessitent des traitements parallélisés », selon la définition de Wikipédia. Le big data est également décrit comme « les ensembles d'informations volumineux et diversifiés qui se développent à un rythme toujours croissant. Ils englobent le volume d'informations, la vitesse à laquelle elles sont créées et collectées, et la variété ou la portée des points de données couverts », explique Investipedia. Ces mégadonnées sont extrêmement présentes dans nos sociétés modernes et couvrent tous les aspects de notre vie quotidienne, de nos professions, de notre communauté. Elles le sont d’autant plus dans les entreprises de fabrication.

Les mégadonnées sont généralement issues de l'exploration de données (data mining), « un processus utilisé par les entreprises pour transformer les données brutes en informations utiles ». L’univers du big data grandit de jour en jour, développant de nouveaux enjeux, créant de nouveaux métiers, de nouvelles opportunités, mais laissant aussi émerger de nombreux risques.

Quelles tailles et quels supports pour le big data ?

Chaque jour sur la Terre, les hommes génèrent environ 500 millions de tweets, 294 milliards d'e-mails, 4 millions de gigaoctets de données Facebook, 65 milliards de messages WhatsApp et 720 000 heures de nouveaux contenus ajoutés quotidiennement sur YouTube. En 2018, la quantité totale de données créées, capturées, copiées et consommées dans le monde était de 33 zettaoctets (ZB), soit l'équivalent de 33 000 milliards de gigaoctets. Ce chiffre est passé à 59 ZB en 2020 et devrait atteindre 175 zettaoctets d'ici 2025. Un zettaoctet correspond à 8 000 000 000 000 000 000 de bits.

Image
les_megadonnees_fabrication_additive

Les mégadonnées de plus en plus présentes.

L'introduction du stockage de données numériques a changé la façon dont nous produisons, manipulons et stockons les informations. Le point de non-retour a été atteint en 1996, lorsque le stockage numérique est devenu plus rentable que le papier. Les technologies de stockage de données numériques sont très diverses. Les plus notables sont le stockage magnétique (HDD, bande), les disques optiques (CD, DVD, Blu-ray) et les mémoires à semi-conducteurs (SSD, lecteur flash). Chaque type de mémoire est plus utile à des applications spécifiques. Les mémoires à semi-conducteurs sont le choix préféré pour l'électronique portable. Le stockage optique est principalement utilisé pour les films, les logiciels et les jeux, tandis que le stockage de données magnétiques reste la technologie dominante pour le stockage d'informations à haute capacité, y compris les ordinateurs personnels et les serveurs de données. Celui-ci est la référence clé pour l’industrie manufacturière.

Toutes les technologies de stockage de données numériques fonctionnent sur les mêmes principes. Des bits d'informations peuvent être stockés dans n'importe quel matériel contenant deux états physiques distinctifs et commutables. En code binaire, les informations numériques sont stockées sous forme de chiffres 1 et 0, également appelés « bits ». Huit bits forment un octet.

Stockage de données

La plupart des informations numériques sont stockées dans trois types d'emplacements. Le premier est la collection mondiale des « soi-disant » points de terminaison, y compris tous les appareils liés à l’Internet des objets (IdO), tels que les PC, les Smartphones et tous les autres périphériques de stockage d'informations. Le deuxième, la périphérie, comprend des infrastructures telles que des tours de téléphonie cellulaire, des serveurs institutionnels et des bureaux, comme des entreprises de fabrication, des bureaux gouvernementaux, des universités et des institutions financières. Le troisième – et le plus pertinent – est le serveur de données traditionnel et le centre de données cloud.

Comme nous l'avons déjà analysé dans le numéro 28 d’A3DM Magazine, l'Europe est en retard par rapport aux États-Unis et à la Chine dans l'adoption des technologies numériques. Actuellement, de nombreuses entreprises de technologie numérique de premier plan (de divers secteurs comme l'électronique grand public, la cybersécurité, les infrastructures et les services numériques) sont basées aux États-Unis ou en Chine. Les entreprises de l’Union européenne (UE) sont à la traîne dans l'adoption des technologies numériques : seulement 20 % des plus grandes entreprises de R&D sont européennes. Cette situation affecte également la répartition des centres de données dans le monde. Il existe environ 600 centres de données à grande échelle – avec plus de 5 000 serveurs – dans le monde. Environ 39 % d'entre eux se trouvent aux États-Unis, tandis que la Chine, le Japon, le Royaume-Uni, l'Allemagne et l'Australie représentent environ 30 % du total. Les plus grands serveurs de données au monde sont China Telecom Data Center à Hohhot, en Chine, qui occupe 10,7 millions de pieds carrés, ainsi que The Citadel à Tahoe Reno, dans le Nevada, aux États-Unis, qui occupe 7,2 millions de pieds carrés et utilise 815 mégawatts d'électricité. Pour répondre à la demande toujours croissante de stockage de données numériques, une centaine de nouveaux centres de données hyperscale sont construits tous les deux ans. Une étude récente d’AIP Advances, publiée en août 2020, a examiné ces tendances et a conclu qu'avec un taux de croissance annuel de 50 %, dans environ 150 ans, le nombre de bits numériques atteindrait une valeur impossible, dépassant celui de tous les atomes sur la Terre. Dans environ 110 ans, la puissance nécessaire pour soutenir cette production numérique dépassera la consommation électrique totale de la planète aujourd'hui.

Contenu Encadré

Statistiques big time big data

  • Le marché de l'analyse des mégadonnées devrait atteindre 103 milliards de dollars d'ici 2023.
  • La mauvaise qualité des données coûte à l'économie américaine jusqu'à 3 100 milliards de dollars par an.
  • En 2020, chaque personne générera 1,7 mégaoctet en une seconde seulement.
  • Les internautes génèrent environ 2,5 quintillions d'octets de données chaque jour.
  • 95 % des entreprises citent la nécessité de gérer des données non structurées comme un problème pour elles.
  • 97,2 % des organisations investissent dans le big data et l'IA. • Grâce au big data, Netflix économise 1 milliard de dollars par an sur la fidélisation de sa clientèle.

Source: www.techjury.net

Big data et fabrication intelligente

Le développement de technologies innovantes liées à l'identification et à la conception, à la conception à distance, à la radio-identification (RFID), aux capteurs sans fil et aux technologies de communication a créé une nouvelle ère de l’Internet des objets et de la fabrication intelligente.

La fabrication intelligente est définie, dans le rapport « A big data-driven framework for sustainable and smart additive manufacturing », comme « un modèle de fabrication innovant, axé sur les services et en réseau, qui va au-delà des méthodes de fabrication et de service traditionnelles en intégrant diverses technologies de pointe telles que l'Internet des objets (IdO), l’intelligence artificielle (IA), le système cyber-physique (CPS), le big data analytics (BDA), le data mining (DM) et le cloud computing ». Dans un environnement de fabrication intelligente, il existe de nombreux points de surveillance et de contrôle organisés tout au long des processus de fabrication, de la livraison des matières premières à l'atelier, jusqu'à l'emballage des produits et la livraison finale. Par conséquent, une grande quantité de données liées à la fabrication est collectée. Les utilisateurs finaux peuvent évaluer ces données en utilisant le big data analytics (BDA) pour améliorer les performances de fabrication et la gestion de l'ensemble des processus de production de produits complexes, tels que l'optimisation des processus et des paramètres des matériaux, la réduction des processus défauts, améliorant la qualité et la productivité des produits. Cette amélioration et cette optimisation de la gestion peuvent contribuer de manière significative à améliorer la productivité, à réduire la consommation d'énergie, les déchets de matériaux, les émissions de carbone et l'impact environnemental. L'IdO et les logiciels de surveillance peuvent fortement améliorer la transparence de la chaîne de valeur. Les systèmes de gestion de l'énergie et d'automatisation de pointe, entièrement numérisés, peuvent aujourd'hui réduire jusqu'à 50 % de l'empreinte carbone des entreprises. La fabrication additive pourrait réduire, à elle seule, jusqu'à 27 % de la consommation mondiale d'énergie d’ici 2050, grâce aux économies de matériaux, de transport, de production, d'exploitation et d’entretien. De plus, depuis 2010, la fabrication additive (FA) est en constante évolution et a démontré un grand potentiel pour une production plus économe en énergie et plus propre : réduction de l'utilisation de matériaux, de la consommation de ressources et des déchets, impact direct sur une chaîne d'approvisionnement plus durable, etc.

Toutes les parties prenantes liées aux technologies additives sont parfaitement conscientes des avantages de la fabrication intelligente, non seulement d'un point de vue financier et de productivité, mais aussi pour rendre leur production plus durable et plus efficace. Cependant, les entreprises de fabrication numérique (et donc additive) doivent placer le stockage et l'analyse du big data au centre de leurs stratégies entrepreneuriales et commerciales, en portant une attention particulière sur l'analyse et le suivi, notamment sur les éléments suivants :

  • • détection : identifier les éléments d'intérêt ;
  • • classification : organiser les données automatiquement et en temps réel ;
  • • hiérarchisation : utiliser les informations pour la compression adaptative des données ;
  • • compréhension : expliquer les événements pour que les humains comprennent et interprètent les résultats.
Image
Big data et fabrication intelligente

Problèmes de stockage des pixels ?

Les technologies de fabrication additive ont une capacité unique à gérer la complexité géométrique. Elles sont donc parfaites pour produire des pièces de formes et de structures géométriquement complexes. Ces avantages spécifiques présentent cependant un défi big data : la taille des voxels.

Les pixels sont un terme courant en photographie. Ils indiquent les points qui sont imprimés (ou émettent de la lumière) à un nombre spécifique par pouce (« dpi »), à une taille spécifique et avec une couleur spécifique. Le frère 3D du pixel est le « voxel ».

Un voxel est un pixel tridimensionnel, abrégé d’« élément d'image volumétrique ». Il n'y a pas de dimension ou de forme définie pour un voxel, et donc, tout objet dont la fabrication peut être répétée pour rendre un objet plus grand peut être classé comme un voxel. Plus scientifiquement, les modèles de voxels définissent le volume d'une forme au niveau du bit, contrairement à la représentation de surface dans la plupart des logiciels de CAO. De manière analogue aux pixels rectangulaires qui représentent une image 2D telle qu'un bitmap, les voxels sont des blocs discrets et, en tant que tels, les modèles de voxels ont une surface « échelonnée ». Un modèle de voxel est essentiellement une matrice 3D, chaque élément de la matrice représentant un voxel. La forme la plus simple de ces modèles se produit lorsque les voxels prennent une valeur logique (c'est-à-dire 1 ou 0), 1 indiquant un espace plein et 0 indiquant un espace vide.

Image
voxel pixel tridimensionnel

L'importance capitale de la cybersécurité

Le fil numérique de la fabrication additive présente des opportunités de cyberattaques. Les vides peuvent être placés dans un composant et les propriétés des couches internes peuvent être modifiées sans affecter les couches extérieures. Une cyberattaque dans la chaîne de fabrication peut toucher toutes les phases de la chaîne : le modèle CAO, le fichier STL (ou AMF), le fichier de parcours d'outil ou encore la machine physique elle-même.

Ainsi, les différents éléments peuvent être ciblés par des logiciels malveillants :

  • Le modèle CAO : les attaques peuvent se concentrer sur le vol ou la corruption de fichiers.
  • Le fichier STL/AMF : avec des sommets de facettes vulnérables aux mêmes types d'attaques (vol/modification/corruption).
  • Le fichier de trajectoire d’outil : les attaques probables sur la trajectoire d'outil consisteraient à placer/éliminer du matériau au mauvais endroit, à déclencher le placement de la couche trop proche/éloignée de l'autre et à endommager la machine ou la pièce.
  • La machine physique : elle peut être exposée à des attaques, où un ver modifie le micrologiciel du PC contrôleur du système.

Outre les recommandations que nous avons répertoriées dans le numéro 28 d’A3DM Magazine, les interventions de base pour prévenir les cyberattaques dans le paysage de la fabrication additive sont les suivantes :

  • Vérifications logicielles améliorées.
  • Une meilleure surveillance des processus.
  • Hachage/signature sécurisée permettant aux opérateurs de vérifier que le fichier qu'ils obtiennent est le même que celui qui a été transmis.
  •  Une couverture antivirus accrue sur le traitement, la gestion, le stockage et l'interface des données.

Puisque vous êtes là...

... nous souhaiterions vous inviter à vous abonner à A3DM Magazine.

A3DM Magazine est la revue papier et digitale de référence en fabrication additive et en impression 3D. (Vous pouvez lire et découvrir les articles dans la rubrique « Magazine » du site A3DM). Pourquoi vous abonner ?

  • Pour accéder à l’ensemble des informations du secteur de la fabrication additive et de l’impression 3D, à des dossiers industriels, à des analyses techniques et des fiches pratiques, à des contenus exclusifs, aux appels d’offres et aux subventions de la Commission européenne, à des leçons d’anglais pour ingénieurs...
  • Pour garantir la liberté de ton et l’exigence professionnelle de la revue.
  • Pour soutenir le secteur de la fabrication additive et de l’impression 3D qui a besoin de médias spécialisés pour promouvoir la technologie, partager les savoirs et savoir-faire, et fédérer la communauté.

 

Je m'abonne

Newsletter

Ne manquez plus aucune info sur la fabrication additive