Jumeaux numériques : du mot à la mode au cas d'affaires

De plus en plus d'entreprises découvrent leur valeur. Elles utilisent les jumeaux numériques pour réduire les temps d'arrêt, améliorer l'efficacité et prendre de meilleures décisions basées sur des données réelles. Mais qu'est-ce qu'un jumeau numérique exactement ? Et comment transformer cette technologie d'un concept en résultats commerciaux mesurables ?

Qu'est-ce qu'un jumeau numérique ?

Un jumeau numérique est une représentation numérique d’un système physique, qu’il s’agisse d’un simple roulement à l’intérieur d’une machine ou d’une chaîne d’approvisionnement entière. Ce qu’ils ont en commun, c’est une connexion en direct entre le monde physique et le monde numérique.

Cette connexion peut être constituée de données de capteurs telles que les vibrations, la température ou la pression. Ou d’informations sur les flux de matériaux, les volumes de production ou la logistique. L’objectif est simple : recueillir suffisamment de données pour comprendre réellement ce qui se passe dans le système physique.

Prenons, par exemple, une ligne d’assemblage où des véhicules guidés autonomes (AGV) transportent des composants entre les stations de travail. Un jumeau numérique de ce processus suit la position de chaque AGV, son niveau de batterie et l’efficacité de son itinéraire, ainsi que les niveaux d’inventaire en temps réel. Le résultat : une visibilité complète des opérations et la possibilité de tester des modifications virtuellement, avant de les mettre en œuvre dans le monde réel.

Des jumeaux différents pour des objectifs différents

Il n’existe pas de modèle universel de jumeau numérique. Chaque jumeau remplit un objectif spécifique.

• Jumeaux d’actifs se concentrent sur des machines ou des composants individuels. Par exemple, un jumeau numérique d’un moteur peut surveiller les données de vibration et de température afin de prédire l’usure et de planifier la maintenance avant que des défaillances ne surviennent.
• Jumeaux de systèmes analysent l’ensemble des processus de production. Cela concerne davantage les flux de matériaux, la capacité et la planification, plutôt que les propriétés physiques des machines individuelles. Les algorithmes optimisent les itinéraires, prévoient quand du nouveau stock sera nécessaire et identifient les goulets d’étranglement.
• Jumeaux de processus mettent l’accent sur la chaîne d’approvisionnement. Cela inclut la logistique, les délais de livraison et la gestion des stocks. Les données proviennent des systèmes ERP, des transporteurs et des fournisseurs.

L’essentiel est de trouver le bon niveau de détail. Trop de détails et votre modèle devient complexe sans apporter de valeur ajoutée ; trop peu de détails et vous manquez des informations essentielles.

À quoi ressemble un jumeau numérique ?

Une question fréquemment posée est de savoir si un jumeau numérique doit toujours être modélisé en 3D. La réponse dépend de votre objectif. Un environnement 3D peut offrir des informations précieuses pour concevoir de nouveaux produits ou former des opérateurs. Il permet d'assembler virtuellement, de tester différents designs ou de permettre au personnel de s'entraîner sans aucun risque.

Mais pour de nombreuses applications, la 3D est inutile. Si vous souhaitez optimiser une chaîne d'approvisionnement ou prévoir la consommation énergétique, vous n'avez pas besoin d'une représentation tridimensionnelle. En fait, cela peut détourner l'attention de l'analyse des données proprement dite.

Algorithmes et IA

Collecter des données est une chose ; en tirer de la valeur en est une autre. C'est là qu'interviennent les algorithmes et l'IA. L'apprentissage machine soutient les applications de jumeaux numériques grâce à :

• La reconnaissance de schémas aide à identifier les écarts de performance avant qu'ils n'entraînent des interruptions.
• Les modèles prédictifs utilisent des données historiques pour prévoir les événements futurs. Quand une pompe aura-t-elle besoin de maintenance ? Combien d'énergie un bâtiment consommera-t-il demain ? En s'appuyant sur des schémas passés et les conditions actuelles, les algorithmes peuvent faire des prévisions relativement précises.
• Les algorithmes d'optimisation recherchent la meilleure solution dans certaines contraintes. Comment contrôler les AGV pour éviter les embouteillages ? Comment planifier la maintenance sans arrêter la production ? Ces algorithmes testent des milliers de scénarios pour trouver la solution optimale.

La puissance de l'IA réside principalement dans le traitement de grandes quantités de données et la découverte de schémas que les humains ne remarqueraient pas. Mais ces algorithmes ne sont efficaces que si les données sur lesquelles ils sont entraînés sont pertinentes.

 

Implémentation réussie des jumeaux numériques

Un jumeau numérique n’est pas une solution magique. Le succès dépend de plusieurs conditions clés.

Tout d’abord, vos données doivent être complètes et à jour. Si les informations arrivent trop tard ou dans le mauvais ordre, vous risquez de prendre des décisions basées sur des données obsolètes. Cela peut être risqué, surtout lorsque les processus sont ajustés automatiquement.

L’observabilité est un autre facteur essentiel. Elle renvoie à votre capacité à comprendre ce qui se passe dans un système à partir des données collectées à l’extérieur. Trop peu de capteurs signifient des perspectives limitées ; trop de capteurs créent du bruit et des coûts inutiles.

Avant qu’un jumeau numérique ne puisse être utilisé pour simuler de nouveaux scénarios, il doit prouver qu’il reflète fidèlement la réalité. Cela nécessite du temps et des données réelles pour valider le modèle.

La gestion des données mérite également une attention particulière. Certains fournisseurs proposent des solutions de jumeaux numériques prêtes à l’emploi, ce qui peut être pratique, car vous n’avez pas besoin de réinventer la roue. Mais l’inconvénient est que vos données pourraient se retrouver enfermées dans leurs systèmes. Il est essentiel de rester propriétaire de vos données afin de pouvoir les utiliser librement pour d’autres applications à l’avenir.

Enfin, l’organisation elle-même doit être prête. La mise en œuvre d’un jumeau numérique nécessite souvent des changements dans les processus et les flux de travail. Les employés doivent apprendre à travailler avec de nouveaux systèmes et à développer leur confiance dans cette technologie.

La vraie valeur des jumeaux numériques réside dans l’amélioration progressive : réduire les temps d’arrêt grâce à la maintenance prédictive, diminuer les coûts énergétiques grâce à une gestion plus intelligente, et améliorer la planification en identifiant les goulets d’étranglement.

Pour de nombreuses entreprises, cela suffit déjà à justifier l’investissement. La clé est de fixer des objectifs réalistes et de travailler à leur réalisation étape par étape. Les jumeaux numériques ne sont pas un effet de mode, mais ils ne sont pas non plus une panacée. Ce sont des outils puissants pour les entreprises qui souhaitent réellement comprendre et améliorer les performances de leurs systèmes.