Technologie des jumeaux numériques :au-delà de la science des fusées

En fait, les jumeaux numériques sont la science des fusées. Après tout, il y a des décennies, la NASA a utilisé ce qu'elle appelait alors la technologie d'appariement pour simuler un environnement hors de portée. Aujourd'hui, nous utilisons le terme de jumeau numérique, que je définirais comme un modèle virtuel d'un processus, d'un produit ou d'un service. Cette représentation numérique complète à 360° d'un actif physique est principalement utilisée dans l'espace industriel. Bientôt, ils seront plus répandus dans les secteurs verticaux de l'alimentation et des boissons à la vente au détail et à la santé.

Les jumeaux numériques et leur proche parent, le fil numérique, qui ajoute une dimension de cycle de vie de bout en bout, seront essentiels pour acquérir un avantage concurrentiel et générer de meilleurs résultats commerciaux. D'une part, ils aideront à optimiser l'étape de conception et permettront d'obtenir des processus, des équipements et des opérations plus fiables. Au fil du temps, comprendre les performances des actifs permet de mieux comprendre et, en fin de compte, d'augmenter la rentabilité.

Digital Twin 101

La convergence d'un certain nombre de tendances technologiques entraînera la vague imminente de jumeaux. Premièrement, la croissance ininterrompue de l'IoT. Instrumenter le monde réel avec l'explosion des capteurs et une connectivité quasi universelle transforme notre capacité à accéder aux données du monde réel.

De plus, notre capacité à ingérer et à analyser des quantités massives de données disponibles alimentées par le cloud, l'IA et l'apprentissage automatique transforme notre capacité à produire des informations. De plus, des avancées en 3D, en réalité augmentée (AR), en réalité virtuelle (VR) et en réalité étendue (XR) nous permet d'appliquer ces informations dans un contexte réel, avec des superpositions de données et des événements qui augmentent la capacité des opérateurs à boucler la boucle et à transformer ces informations en actions.

En effet, la convergence de plusieurs technologies fait du jumeau numérique un moyen viable de saisir de la valeur en donnant un sens actuel et futur à toutes ces données. En fait, des données fiables et précises sont au cœur de tout cadre de jumeau numérique ou de fil numérique. Il relie ceux qui collaborent au cycle de vie des actifs numériques ou des processus, des concepteurs, ingénieurs, responsables d'usine et de la chaîne d'approvisionnement au client ou à l'utilisateur final.

Cela ne veut pas dire qu'un jumeau numérique est un résultat final, un produit, un résultat ou une technologie en soi . Il s'agit d'un cadre dynamique basé sur les données qui fonctionne comme un facilitateur commercial menant à résultats, produits, aboutissements ou nouvelles technologies. C'est un moyen d'atteindre une fin, et la fin est de résoudre un problème du monde réel avec des données du monde réel.

Les jumeaux numériques et le cycle de vie

En créant un jumeau numérique, l'actif physique génère des données au cours de sa conception et de sa vie opérationnelle qui permettent une simulation unifiée du cycle de vie.

La simulation numérique apprend des opérations passées et présentes, et fait des prédictions sur les opérations futures, qui peuvent ensuite être traduites en actions du monde réel.

Les jumeaux numériques peuvent commencer à créer de la valeur pendant la phase de conception, par exemple, lorsque les alternatives de conception sont analysées et itérées.

Au-delà de cela, pendant la phase d'exploitation, ils permettent aux entreprises d'anticiper et d'atténuer les problèmes avant qu'ils ne surviennent, ce qui se traduit par des opérations sûres, plus efficaces et plus rentables. Gartner le dit ainsi :« En combinant les données jumelles avec des règles métier, des algorithmes d'optimisation ou d'autres technologies d'analyse prescriptive, les jumeaux numériques peuvent prendre en charge les décisions humaines ou même automatiser la prise de décision. » Pour ce faire, cependant, le jumeau doit représenter avec précision les aspects physiques, de communication et opérationnels de l'équipement ou de l'appareil.

Par conséquent, à n'importe quelle phase du cycle de vie, l'architecture de l'information et la gestion des données sont une condition préalable évidente pour créer une valeur significative (la fin) grâce à la représentation du jumeau numérique (les moyens).

Comment les jumeaux numériques sont-ils utilisés aujourd'hui

Les jumeaux numériques sont répandus dans l'industrie, en particulier lorsqu'il s'agit d'optimiser les installations tout au long du cycle de vie des installations. Un jumeau numérique à l'échelle de l'usine fournit un modèle de l'ensemble de l'opération, des phases CapEx aux phases OpEx. Cela commence par la conception préliminaire et passe par la phase de construction, puis dans l'optimisation opérationnelle et, enfin, le déclassement efficace à la fin du cycle de vie.

Le jumeau numérique peut être mis à jour en temps réel de sorte que lorsque l'installation physique est mise en service, elle est entièrement reflétée, y compris les variables de maintenance, de connectivité, de sécurité et de performance/production. Tout changement dans l'installation physique est automatiquement mis à jour dans le modèle virtuel.

Les idées d'optimisation peuvent être pré-testées de cette manière pour évaluer l'impact du changement proposé sur la rentabilité. Cela élimine le besoin (et les dépenses) de construire des prototypes. Il raccourcit également les temps de cycle de retour sur investissement.

De même, dans les produits emballés, les jumeaux numériques peuvent aider à gérer le cycle de vie du produit. Grâce à des simulations numériques basées sur les préférences des consommateurs, de nouveaux produits peuvent être créés et itérés plus rapidement sans recréer le produit physique à chaque étape. Une fois au détail, les jumeaux numériques peuvent ensuite être utilisés pour modéliser les intérêts et le comportement des acheteurs afin de générer une meilleure expérience client et de stimuler les ventes.

Les établissements de santé commencent à utiliser des jumeaux numériques pour mieux comprendre notre corps et les effets de la maladie et du traitement. Les médecins pourront bientôt pratiquer et perfectionner des procédures virtuellement. Les chercheurs construisent déjà des cerveaux et des cœurs virtuels 3D pour aider à surmonter les limitations créées par les images 2D.

Aurai-je un jumeau numérique ?

Les jumeaux numériques ne sont pas seulement pour les affaires. Depuis les smartphones, les trackers de fitness, les applications de santé et les réseaux sociaux, sans oublier nos appareils domestiques intelligents, les gens génèrent une grande quantité de données (le fameux « moi quantifié » en est un exemple).

Nous pourrions bientôt avoir une copie de nous-mêmes pour prendre soin de nous-mêmes et mener une vie plus productive, devenant à la fois un patient numérique et un patient physique. Par exemple, pourrions-nous éventuellement voir l'effet de manger des frites par rapport au quinoa sur nos corps numériques ? Il n'est pas exclu que nos jumeaux numériques puissent apprendre comme des machines et nous apprendre à « optimiser » nos opérations.

Bien sûr, de tels jumeaux individuels créeront un nouvel accent sur la vie privée. Pour que ces jumeaux numériques gagnent du terrain dans l'espace des consommateurs, le propriétaire des données - la personne - doit avoir le contrôle. Le déploiement d'un nouvel ensemble de technologies centrées sur la confidentialité (telles que la confidentialité différentielle, l'apprentissage fédéré, le cryptage homomorphe et la preuve de la connaissance zéro) peut, au fil du temps, aider à sécuriser la propriété de ces données dès la conception.

L'avenir, c'est maintenant :étendre notre réalité avec des jumeaux numériques

Les entreprises peuvent tirer parti des jumeaux numériques pour identifier et résoudre des problèmes auparavant inconnus ou insolubles et innover plus efficacement. La complexité des actifs et des processus continue d'augmenter, de sorte que l'appel à la vitesse et à l'agilité va augmenter. Par conséquent, les jumeaux numériques, lorsqu'ils sont utilisés pour résoudre des problèmes du monde réel, pourraient être un excellent moyen d'aborder et de résoudre ce paradoxe apparemment insoluble et devenir des éléments constitutifs du succès commercial.

Les jumeaux numériques peuvent être considérés comme un nouveau type de solution collaborative qui unifie l'informatique, les opérations, la R&D, le marketing et l'entreprise, ainsi qu'un moyen de faire converger efficacement un certain nombre de nouvelles plateformes technologiques de l'IoT au cloud en passant par l'IA et la réalité étendue vers la résolution de problèmes complexes du monde réel. Et la résolution de ces problèmes réels nous amènera à nous poser de nouvelles questions telles que :comment le numérique définira-t-il la réalité dans cinq ans ?

Hervé Coureil est le directeur du numérique chez Schneider Electric, où il travaille depuis plus de 20 ans. Hervé gère une équipe mondiale qui pilote la transformation numérique au sein de Schneider Electric et soutient la transformation numérique des clients via des technologies et des services, ainsi que des partenaires de l'écosystème. Avant ce poste, il a occupé le poste de directeur de l'information après environ 15 ans dans la finance et le développement commercial, en tant que directeur financier (CFO) de l'unité commerciale informatique de Schneider Electric, ainsi que directeur financier pour la région Asie-Pacifique et en tant que directeur d'entreprise. Chargé de fusions et acquisitions.