Jumeaux numériques expliqués : accélérer l'innovation et réduire les coûts

Bien que le concept de « jumeaux numériques » existe depuis ~30 ans, peu auraient prédit où la technologie en est aujourd'hui. Exemple : pour la 36e America's Cup (printemps), un team a utilisé le jumeau numérique pour émuler la performance de marins sur le nouveau bateau AC75, accélérant radicalement le développement du prototype vs méthodes précédentes.

Déployés maintenant en planification urbaine, santé, design automobile, les jumeaux numériques ont un immense potentiel pour la fabrication — quête continue de sécurité accrue, productivité améliorée, efficacité supérieure.

Le détail est dans la data

Le terme « jumeaux numériques » est devenu un fourre-tout pour diverses innovations associées : réalité augmentée, interfaces utilisateur enrichies, modélisation 3D, etc. Il y a aussi le « fil numérique » (digital thread) : cadre de communication permettant un flux de données connecté et une vue intégrée des données d'un actif tout au long de son cycle de vie. Enregistre de la création au retrait, le fil numérique donne de la visibilité sur des fonctions traditionnellement cloisonnées.

Pourtant, le cœur du vrai jumelage numérique réside dans la data — pure et simple. Un jumeau numérique est essentiellement la génération ou la collecte de données digitales représentant un objet physique en temps réel.

Analogie manufacturière : équipement opérationnel = muscle, connectivité = système nerveux, jumeau numérique = cerveau. Comme notre cerveau mémorise, enregistre, analyse, traite, prédit dans le monde réel, le jumeau numérique analyse les données collectées pour faire de même dans le monde digital. En fabrication, les inputs de données qui alimentent le fil numérique et le jumeau optimisent les fonctions opérationnelles, augmentant le débit et l'efficacité.

Usine consciente (Conscious Factory)

En fabrication, jusqu'à 90% des données temps réel d'usine sont inutilisées. Le jumeau numérique fournit une base solide pour mieux exploiter cette information pour des insights process. Notre usine « consciente » d'Oulu en est la preuve : on tire parti de l'intelligence embarquée dans les équipements pour évaluer ces insights via jumeau numérique.

• Surveillance environnement production : sources de données variées observent écarts humidité/température, alarmes automatisées identifient où ajustements/maintenance nécessaires.
• Analytique process temps réel automatisée : sur machines et sources connectées, accélère détection et correction d'erreurs.
• Surveillance assemblage temps réel : statut et progression de chaque cellule robot visible à tout moment depuis interface centrale, visibilité jusqu'au produit individuel.

L'infrastructure compte

Prérequis pour les jumeaux numériques :

1. Intelligence embarquée : l'IoT fait exploser le nombre de capteurs en usine, de plus en plus intégrés dès la conception des équipements. Il faut capacité de traitement et standardisation de la data, couplée à l'expertise analytique pour donner du sens.
2. Connectivité flexible, robuste : grade industriel dépassant le Wi-Fi. Migration vers réseaux privés 4G/LTE et 5G pour fiabilité, sécurité, bande passante élevée nécessaires aux technologies opérationnelles gourmandes en data.
3. Latence faible : prérequis unique pour IA, machine learning, automatisation, intelligence augmentée.

Temps réel et interconnexion

La 4G/LTE est le standard minimum pour la faible latence et le temps de réponse rapide rendant les jumeaux efficaces — data instantanée, réponse opérateur immédiate. Cela impose le edge computing (traitement à la source).

La 5G promet encore plus : évolution du standard, écosystème en développement. Prochaines releases apporteront communication sensible au temps (time-sensitive), synchronisation plus serrée, positionnement/localisation améliorés.

L'interconnexion système est cruciale : communiquer et intégrer à travers divers standards/protocoles en usine. La connectivité réseau doit fournir un « échange de données » simple, rationalisé, les connecteurs industriels étant clés pour faire parler les systèmes entre eux efficacement.

Avantages

Avec les fournisseurs adressant vite ces prérequis infrastructurels, les gains pour les fabricants sont substantiels : automatisation processus support, reporting temps réel, performance usine améliorée, assurance qualité supérieure, temps de réponse rapides.

L'approche jumeau numérique permet de modéliser flexiblement la configuration des flux de travail et ressources face aux changements de demande et de carnet de commandes.

Mais les jumeaux ne remplacent pas l'humain. L'objectif Industrie 4.0 doit être d'augmenter l'intelligence humaine, pas la remplacer. Les jumeaux augmentent les insights humains sur les processus manufacturiers, et peuvent rendre « la navigation tranquille » non seulement pour l'America's Cup, mais aussi pour l'usage de la data pour identifier où les industries peuvent gagner en sécurité, productivité, efficacité.