Les jumeaux numériques : tout ce qu’il faut savoir

Temps de lecture : 5 minutes

Pourquoi les jumeaux numériques sont devenus essentiels ? 

Les jumeaux numériques, “digital twins” en anglais, sont des répliques virtuelles d’objets physiques que les organisations peuvent utiliser pour de nombreuses raisons, comme le contrôle de la chaîne de production, les dysfonctionnements liés à un objet ou le contrôle de performances de celui-ci. 

Quelle que soit l’organisation, le jumeau numérique fait partie des technologies qui peuvent permettre de créer différemment et d’offrir de nouvelles perspectives industrielles pour le futur.

Qu’est-ce qu’un jumeau numérique ?  

Il s’agit d’une représentation numérique d’un objet physique ou d’un système. Un modèle virtuel en somme, conçu pour représenter, analyser et manipuler numériquement un élément solide. Le concept a émergé dans le courant des années 1960 au sein de la NASA.  

L’agence spatiale américaine utilisa alors des proto-jumeaux numériques pour la programmation spatiale. L’exemple le plus fameux demeure celui créé à l’occasion de la mission Apollo 13, qui permit grâce à une réplique physique de la navette et de ses composants de sauver tout un équipage. Une histoire fascinante, qui montrait déjà les possibilités de cette technologie. 

Plus de cinquante ans plus tard, comment fonctionnent les jumeaux numériques ? Grâce à des capteurs et une connexion IoT entre l’objet et une plateforme d’utilisation de jumeaux numériques, comme Azure Digital Twins, il sera possible de récupérer et utiliser un ensemble de données permettant de représenter l’objet, comprendre sa position dans l’espace, ses caractéristiques précises, mais aussi ses indices de performance.

Quelle est la différence entre jumeau numérique et simulation ?  

Bien qu’il fût encore possible de confondre les possibilités offertes par les jumeaux numériques et les simulations assistées par ordinateur (CAO-CAE) du temps de la mission Apollo 13, ce n’est plus le cas aujourd’hui. Plusieurs différences fondamentales existent entre les deux, essentiellement en termes d’échelles d’analyse.  

En effet, si une simulation utilise une réplique numérique, celle-ci sera typiquement portée sur la compréhension et les modifications du design de l’objet. Les processus impliqués dans une simulation, comme l’optimisation de l’objet, seront par essence limités à un cadre précis. Les simulations peuvent aider à comprendre le comportement de l’objet dans le monde réel – mais ne peuvent reproduire exactement ce comportement.  

C’est une différence fondamentale : les jumeaux numériques ont la possibilité, grâce à un afflux de données en temps réel, de montrer l’ensemble du cycle de vie d’un objet et son rapport exact à la réalité. C’est un environnement numérique qui permet de créer des modèles numériques de systèmes entiers. 

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Quel est l’intérêt de cette technologie ?  

L’impact des jumeaux numériques pour le monde du travail, et en particulier l’industrie, est ainsi conséquent. Ils peuvent apporter des connaissances permettant d’améliorer les produits, optimiser les processus ou réduire les coûts de fabrication et de production.  

Les jumeaux numériques peuvent aujourd’hui modéliser des systèmes entiers : un bâtiment, un avion, une ville, une chaîne de production logistique ou une usine. Ils révolutionnent le monde industriel en offrant une vision à la fois globale et détaillée des performances. Ainsi, au lieu de créer un produit et lui faire subir une batterie de tests, il sera possible de de créer une version numérique en amont pour s’assurer de sa bonne ergonomie, de ses performances et de son intégration dans un système plus large.  

Prenons quelques exemples. Les jumeaux digitaux permettront au sein d’une industrie de faire de la maintenance prédictive : en obtenant une vision détaillée de la performance des équipements, les organisations pourront détecter les problématiques à venir et les anticiper, tout évitant les défaillances coûteuses.  

Les jumeaux numériques pourront aussi, à titre d’exemple, permettre de créer différemment et en collaboration. À distance, plusieurs membres d’une organisation pourront étudier l’objet et s’assurer de son bon fonctionnement. Couplé à l’utilisation du casque de réalité mixte HoloLens 2, un jumeau numérique pourra également être manipulé dans un environnement holographique. Autant de possibilités qui s’appliquent à de nombreuses industries, dans une perspective de perfectionnement des processus.  

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Quel type de jumeaux numériques existe-t-il ?  

Il existe différents types de jumeaux numériques. Si la technologie utilisée est fondamentalement la même, on va les distinguer pour mieux cerner leurs applications au sein d’une industrie et bien comprendre leurs usages. 

Les jumeaux numériques de produits vont permettre de répliquer l’ensemble des composants d’un produit physique dans un environnement virtuel. L’objectif d’un tel jumeau numérique est de montrer comment l’interopérabilité des pièces lorsqu’elles fonctionnent ensemble permet le jumelage du produit. En affichant numériquement un produit dans le détail, il aide à prendre les meilleures décisions sur la conception et la production du produit. L’objectif final peut donc être son amélioration, le fait d’éviter la multiplication des prototypes physiques et une éventuelle prise de risque dans sa conception.  

Les jumeaux numériques de système permettent quant à eux d’exploiter des systèmes entiers à un niveau virtuel pour comprendre une chaîne de production entière. La synchronisation entre les systèmes est-elle fonctionnelle, efficace ? Un grand réseau électrique, une supply chain pourront par exemple être améliorés grâce à l’utilisation de cette technologie.  

Enfin, un jumeau numérique de traitement, également nommé jumeau numérique de processus, permettra aussi de recueillir, analyser et comprendre les données opérationnelles afin de fournir des renseignements utiles à l’organisation. En effet, les jumeaux numériques ne sont pas limités aux objets physiques : en modélisant numériquement l’ensemble du workflow, on peut mieux comprendre et anticiper l’utilisation des données – à but commercial ou au sein de la production.  

Quelles industries utilisent cette technologie ?  

Nombre d’industries considèrent déjà que les jumeaux numériques vont devenir la colonne vertébrale de la production. C’est un gain de visibilité sur les processus physiques ou les systèmes informatiques, une manière de mieux anticiper et réguler sa production en créant des interconnexions 

Le secteur de la santé peut, à titre d’exemple, utiliser les jumeaux numériques. Pour améliorer les produits médicaux, créer des simulations d’opérations ou, même, en créant des jumeaux numériques de patients. En effet, on peut simuler grâce aux jumeaux digitaux l’effet de prothèses ou de traitements sur des patients virtuels.  

Le secteur de l’énergie est aussi l’un des premiers à s’être emparé de cette technologie. En simulant numériquement les besoins et ressources en énergie d’une ville donnée, il est plus facile de concevoir sa version “smart” et écoresponsable. Économie d’énergie, optimisation des réseaux, analyse des pertes : les possibilités sont nombreuses pour améliorer notre consommation d’énergie. 

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