Adopter la technologie du jumeau numérique pour ouvrir la voie à une nouvelle ère d'optimisation des performances

Qu'est-ce qu'un jumeau numérique ?

Un jumeau numérique est une réplique numérique d'une entité physique réelle, telle qu'un moteur de voiture, un bâtiment, un parc solaire, voire une ville entière. Le jumeau numérique peut servir à simuler différents processus auxquels cette entité physique serait soumise et à prédire ses performances dans ces conditions de fonctionnement.

Les jumeaux numériques sont tout simplement des programmes qui utilisent des données issues du monde réel pour prédire les performances d'un produit ou d'un processus. Ces programmes intègrent l'Internet des objets, l'intelligence artificielle et l'analyse de données afin d'optimiser les résultats obtenus. 

Grâce à ses nombreux avantages, parmi lesquels la promotion de l'innovation, la suppression des tests manuels fastidieux et la prévention de défaillances coûteuses, cette technologie s'est forgé une solide réputation dans l'industrie moderne.

Cette technologie a permis de résoudre un certain nombre de problèmes concrets, notamment les essais de fatigue et la résistance à la corrosion des éoliennes offshore, l'amélioration du rendement des voitures et la modélisation des flux de travail dans les hôpitaux afin d'optimiser les procédures et la gestion des effectifs.

Technologie de couplage – Les débuts des jumeaux numériques dans le secteur aérospatial

Aux débuts de l’exploration spatiale, la NASA s’est intéressée à l’association de technologies – l’ancêtre du jumeau numérique d’aujourd’hui. Comment exploiter, entretenir et réparer des systèmes lorsqu’on n’est pas physiquement à proximité de ceux-ci ? Telle était la question centrale à laquelle la NASA tentait de répondre à l’époque.

Aujourd'hui, la NASA utilise des jumeaux numériques pour développer la prochaine génération de véhicules spatiaux et d'aéronefs. 

« L’objectif ultime du jumeau numérique est de concevoir, tester et fabriquer nos équipements dans un environnement virtuel », explique John Vickers, expert en chef de la NASA en matière de fabrication et directeur du Centre national pour la fabrication de pointe de la NASA. 

« Ce n’est que lorsque nous parvenons à obtenir un produit répondant à nos exigences que nous le fabriquons physiquement. Nous souhaitons ensuite que ce produit physique soit relié à son jumeau numérique par le biais de capteurs, afin que ce dernier contienne toutes les informations que nous pourrions obtenir en inspectant le produit physique. »

Un aperçu du fonctionnement de cette technologie miraculeuse

Le cycle de vie d'un jumeau numérique commence lorsque des experts étudient la mécanique et les paramètres opérationnels d'un système physique afin d'élaborer un modèle mathématique qui simule l'original.

Les développeurs créent les jumeaux numériques ou les modèles virtuels, qui peut recevoir des données provenant de capteurs connectés au système physique réel. Ces capteurs recueillent des données opérationnelles essentielles et le modèle numérique reproduit en temps réel ce qui se passe au niveau du système physique.

On peut ainsi comprendre et analyser les performances du système physique afin d'identifier les possibilités d'amélioration. Un jumeau numérique permet aux utilisateurs d'explorer des solutions visant à prolonger le cycle de vie des produits, à améliorer la fabrication et les processus, à développer des produits et à tester des prototypes.

Le jumeau virtuel peut être utilisé avec un prototype pour fournir des retours d'expérience sur le produit au fur et à mesure de son développement, ou peut même servir de prototype à part entière pour simuler ce qui pourrait se produire avec une version physique une fois celle-ci développée.

        Pour en savoir plus : Les 10 principales tendances de la transformation numérique en 2022 

Les ingrédients indispensables pour créer un jumeau numérique

Données

Un jumeau numérique nécessite des données relatives au cycle de vie d'un produit, notamment les spécifications de conception, les processus de production, les équipements, les matériaux, etc., afin de modéliser son comportement dans une application concrète. Il peut également collecter des données opérationnelles telles que des retours d'expérience en temps réel, des analyses historiques et des registres de maintenance.

Modélisation

Les données collectées peuvent servir à créer des modèles virtuels permettant de prédire des états tels que la fatigue et d'analyser les réactions. Ces modèles s'appuient sur différents domaines de connaissances, notamment l'ingénierie, les sciences, l'intelligence artificielle et les mathématiques. Enfin, ils peuvent être visualisés sous forme de représentations 3D et de modélisation en réalité augmentée afin de fournir à l'utilisateur final des informations essentielles sur les performances.

Cas d'utilisation

Fabrication: Les jumeaux numériques ont un impact considérable sur la manière dont les produits sont conçus, fabriqués et entretenus. Ils permettent d'optimiser la production et de réduire les temps d'arrêt, ce qui se traduit par une augmentation significative de la rentabilité globale.

Automobile: Les jumeaux numériques peuvent être utilisés dans le secteur automobile pour créer le modèle virtuel d'un véhicule connecté. Ils permettent de collecter les données comportementales et opérationnelles du véhicule et facilitent l'analyse de ses performances globales.

Commerce de détail :Â La mise en œuvre du jumeau numérique joue un rôle essentiel dans l'amélioration de l'expérience client dans le secteur de la vente au détail, en créant des jumeaux virtuels pour les clients et en leur proposant des simulations de tenues à partir de ces jumeaux.

Soins de santé: Les jumeaux numériques, associés aux données issues de l'Internet des objets (IoT), offrent toute une gamme de solutions dans le secteur de la santé, allant de la réduction des coûts au suivi des patients, en passant par la maintenance préventive et les soins de santé personnalisés.

Villes intelligentes: La conception et la mise en œuvre d'une ville intelligente à l'aide de jumeaux numériques et de données issues de l'Internet des objets (IoT) contribuent à stimuler le développement économique, à garantir une gestion efficace des ressources, à réduire l'empreinte écologique et à améliorer la qualité de vie globale. Le modèle de jumeau numérique peut aider les urbanistes et les décideurs politiques dans la planification urbaine en leur fournissant des informations exploitables.

IoT industriel: Les jumeaux numériques permettent d'optimiser un déploiement de l'IoT pour une efficacité maximale, mais aussi pour aider les concepteurs à déterminer l'emplacement des éléments ou leur mode de fonctionnement avant leur mise en place physique. Elles permettent de simuler efficacement les performances des appareils au fil du temps afin de prévoir leurs performances futures et les défaillances éventuelles. 

En résumé

La technologie du jumeau numérique permet aux entreprises d'offrir une expérience client de qualité supérieure en acquérant une compréhension approfondie des besoins des clients, en améliorant les produits, les opérations et les services existants, et en réinventant leurs modèles économiques.

Le parc éolien numérique de GE témoigne du succès de cette technologie : il utilise un jumeau virtuel pour optimiser la configuration de chaque éolienne avant sa construction et obtenir des gains de rendement de 20%.

Ganesh Bell, directeur numérique et directeur général de la division Logiciels et Analytique chez GE Power and Water, déclare : « Pour chaque actif physique dans le monde, nous disposons d’une copie virtuelle hébergée dans le cloud qui s’enrichit à chaque seconde grâce aux données d’exploitation. »

Alors que vous vous apprêtez à adopter la technologie du jumeau numérique et à entrer dans une nouvelle ère d'optimisation des performances, Hakuna Matata peut être votre partenaire technologique stratégique pour une transition réussie.