Le concept de jumeau numérique est né de l’idée selon laquelle il est possible de créer une expression numérique des informations d’un système physique. Celui-ci a été exprimé par Michael Grieves à l’Université du Michigan, lors d’une présentation face à des industriels sur la création d’un centre dédié à la gestion du cycle de vie des produits.
Ce concept qui n’est pas nouveau capte aujourd’hui l’attention du monde de la réalité virtuelle. Son intégration à des modèles de VR pourrait s’avérer économiquement très intéressant, notamment sur des projets de très grande envergure, comptant de nombreux utilisateurs.
Qu’est-ce qu’un jumeau numérique ?
Un jumeau numérique (ou « digital twin » en anglais) est une représentation virtuelle d’un objet, d’un système ou d’un processus du monde réel. Cette copie numérique reflète les caractéristiques physiques et fonctionnelles d’une entité réelle : il peut être généré à partir de données 3D ou par des données collectées en temps réel, provenant de capteurs ou d’autres sources de données.
L’objectif principal d’un jumeau numérique est de permettre une meilleure compréhension, surveillance et gestion de l’entité réelle correspondante. En utilisant le jumeau numérique, il est possible de simuler des scénarios, de prédire des comportements, de détecter des problèmes potentiels et de prendre des décisions éclairées.
Quelles sont les applications du jumeau numérique pour l’industrie ?
Ce concept de double numérique revenu à la mode dans l’industrie, appelé aussi jumeau digital, part du principe que tout dans le monde réel possède son abstraction dans le monde virtuel. Ceci est un fait qui aujourd’hui contribue à révolutionner quelque peu le milieu de la réalité virtuelle.
D’un angle purement théorique, le jumeau numérique existe au travers deux notions; c’est-à-dire qu’il repose sur un espace lié au monde réel et sur un espace lié au monde virtuel.
De là, des transferts de données vont être possible entre ces deux espaces. Ce qui va permettre par exemple d’accéder à des informations sur un objet ou un produit, quel qu’il soit, sans forcément le posséder physiquement.
La reproduction d’un objet ou d’un espace physique doté de toute sa complexité devient possible. Les interactions et les changements d’état potentiels pourraient être réalisés en temps réel, et cela de part et d’autres des deux espaces, réel et virtuel.
Le cas d’utilisation des jumeaux numériques dans le secteur de l’astronautique
En considérant le domaine de l’astronautique par exemple, il est facile de se projeter et de percevoir les bénéfices et gains financiers liés à l’application de ce type de technologie. L’exemple du lanceur permettant de mettre en orbite des charges ou des satellites est pertinent si l’on tient compte que l’ensemble des composants du lanceur sont perdus après usage.
Cette perte après chaque tir est un frein important au développement de l’activité spatiale puisqu’il augmente significativement les coûts.
Avec l’intégration du concept de jumeau numérique à la VR, il ne serait plus nécessaire de produire physiquement des éléments en série qui seront de toute façon voués à disparaître lors du test.
Le jumeau numérique permettrait une reproduction de la situation de test dans des conditions virtuelles, avec un coût de réitération presque nul ainsi que des économies de temps et de ressources.
Un individu détenu au sein d’un centre pénitencier et bénéficiant toujours de son statut de président de groupe automobile international, pourrait très bien continuer à administrer les activités de ses usines connectées grâce à son casque de réalité virtuelle directement depuis sa cellule, par exemple.
Autres secteurs d’application pour le jumeau digital
Les équipements de production énergétique
La conception de moteurs de locomotives dans l’industrie ferroviaire, de turboréacteurs dans l’aéronautique ou de turbines de production d’électricité comme celles utilisées dans le secteur éolien, de plus en plus, fait appel aux jumeaux numériques. Que cela soit pour la conception de pièces technique, de tests fonctionnels ou pour planifier des calendriers de maintenance régulière, le temps gagné et les économies réalisées font de cette technologie un incontournable de ces industries.
Plateformes pétrolières et hyper-structures
La conception d’hyper-structures comme les plateformes pétrolières ou de forage en mer, est appréhendée d’une toute autre manière grâce aux jumeaux numériques. Ces systèmes complexes tant d’un point de vue mécanique, physique, mais aussi au regard des contraintes environnantes, peuvent être conceptualisés en amont éliminant ainsi de nombreux aléas lors de la phase de mise en oeuvre.
Industrie automobile
Les jumeaux numériques voient également leur application dans l’industrie automobile afin d’accroître l’efficacité des lignes de productions. La conception de voitures et notamment les voitures à conduite autonome pourvues de capteurs IoT, sont dotés de systèmes mécaniques et électroniques, rendant leur production plus complexe. Ainsi, une réplication virtuelle va permettre de tester le fonctionnement d’un véhicule dans divers scénario tout en recueillant des données sur son état et sur son environnement. La remontée des données émanant des tests en réalité virtuelle va permettre d’améliorer les processus de production avant même le lancement d’une ligne de production.
Comment le jumeau numérique s’intègre à la réalité virtuelle ?
La réalité virtuelle permet de compiler l’ensemble des données virtuelles, qu’il s’agisse du jumeau numérique ou du monde numérique dans lequel il est compris, et de les présenter dans un environnement virtualisé.
En intégrant le concept de jumeau numérique à la VR, il deviendrait possible d’aller encore plus loin. La perspective d’un environnement et d’une expérience utilisateur plus réaliste encore semble envisageable.
Une base technologique révolutionnaire pour de nombreuses perspectives
Ce concept, qui selon le bureau d’études Gartner figure parmi les dix technologies qui vont bouleverser les années à venir, est en quelque sorte une copie à l’identique d’un processus ou d’une situation dans ses détails les plus concis. Mais cela fait également appel à la formation et à l’acquisition de compétences qui se trouvent favorisées jusqu’au moment de passer en situation réelle.
Cela laisse entrevoir ainsi de nombreuses perspectives. Il sera possible de détecter des problèmes sur un appareil sans même le toucher, faire du prédictif sur un projet de génie civil ou être formé sur n’importe quel type de technologie ou domaine de compétences, tant la recomposition d’un monde réel dans sa version virtuelle sera similaire.
Ainsi, visualiser davantage de références qu’un magasin ne peut en stocker ou être placé au milieu d‘un chantier pétrolier sur une plateforme en pleine construction, va s’inscrire peu à peu dans une forme de norme. Paris par exemple, a pour projet la création d’un jumeau numérique de son réseau souterrain de collecte des eaux usées et dont l’objectif sera de pouvoir anticiper plus précisément une avarie, un incident afin de mieux gérer les réparations.
Certains voient même dans le jumeau numérique une base technologique révolutionnaire qui à l’aide de l’intelligence artificielle, permettra à la machine d’acquérir une conscience de soi. L’association de l’intelligence artificielle aux jumeaux numériques permettrait aux entreprises de collaborer en VR, de faire de l’innovation produit ou encore de prédire une situation pour s’y adapter le plus efficacement possible.
L’impact technique et financier du jumeau numérique dans l’industrie
La réalité virtuelle simule le réel mais est également de plus en plus réaliste et cette tendance se confirme dans les différents articles de recherche traitant du sujet.
Elle peut réunir plusieurs personnes géographiquement éloignées au sein d’un environnement virtuel commun et permettre des interactions entre des utilisateurs et leurs avatars. Elle permet aussi des interactions entre des utilisateurs et des intelligences artificielles appelées “compagnon”. Enfin, le contrôle d’objets ou l’interaction avec un monde virtuel et l’ensemble des éléments qui le composent sont également possible.
On constate par ailleurs que de plus en plus d’acteurs peuvent entrer sur le marché de la réalité virtuelle avec des offres matérielles et logicielles assez variées. Cela est dû d’une part à la diversité des domaines d’activités et aux interactions qu’il est possible de créer dans un environnement virtuel. D’autres part les coûts de développement de solutions VR, au regard des bénéfices potentiels, ne constituent pas de freins à l’entrée sur ce marché.
A cela s’ajoute le fait que la pénétration des solutions VR dans le milieu industriel, présente de nombreuses opportunités et de positions à saisir sur ce marché naissant.
En parallèle de ces informations, le concept de jumeau numérique vient donc de plus en plus alimenter les réflexions des éditeurs dans leurs projets de développement. Il est pressenti que l’application du concept de jumeau numérique aura un impact plus fort encore que la VR appliquée à l’industrie telle qu’elle existe aujourd’hui, tant d’un point de vue technologique que financier.
