Que sont les jumeaux numériques et comment peuvent-ils améliorer votre productivité ?

Commençons par définir ce qu’est un jumeau numérique. Pour faire simple, un jumeau numérique est une représentation virtuelle d’un objet, d’un espace, d’un service ou d’un système physique. Il s’agit d’une copie réalisée à partir d’un code et s’appuyant sur des données provenant de sources réelles. Elle est donc mise à jour et modifiée comme s’il s’agissait de la version originale.

La technologie des jumeaux numériques peut accélérer l’innovation, améliorer l’efficacité et favoriser une prise de décision plus éclairée. Il s’agit d’un atout inestimable si vous voulez développer votre entreprise, faire des économies et même atteindre vos objectifs en matière de durabilité.

Nous examinerons cette définition plus en détail, y compris les différents types de jumeaux numériques, les secteurs dans lesquels ils sont utilisés et les raisons pour lesquelles le marché des jumeaux numériques devrait valoir 110,1 milliards de dollars d’ici 2028.

Qu’est-ce que la technologie des jumeaux numériques ?

En tirant parti des possibilités offertes par la réalité virtuelle (VR), la réalité mixte (MR) et d’autres technologies émergentes, les jumeaux numériques aident les entreprises à créer des produits, à faire évoluer rapidement leurs capacités, à former leur personnel et à rassembler plusieurs équipes. Ils offrent un aperçu virtuel du futur, permettant ainsi de connaître des résultats avant même que du temps, de l’argent et des ressources n’aient été investis pour concrétiser physiquement les projets associés.

Les jumeaux numériques sont bien plus qu’une visualisation 3D d’un objet du monde réel. Ils s’appuient sur des capteurs placés dans des zones clés de fonctionnement des objets et des espaces physiques qu’ils reproduisent. Ils fournissent des lectures de données en temps réel pour refléter ce qui se passe dans leurs homologues physiques.

Grâce aux données reçues, la technologie des jumeaux numériques peut créer des simulations, analyser les performances et proposer des améliorations.

Une vaste technologie s’active en coulisse. Les jumeaux numériques s’appuient sur :

• La réalité mixte (MR) : un mélange de réalité virtuelle (VR) et de réalité augmentée (AR)
• Le machine learning : une branche de l’intelligence artificielle (IA) qui utilise des données et des algorithmes pour apprendre comme le ferait un être humain
• L’IA générative : un type d’IA qui analyse rapidement les données pour fournir des informations, faire des prévisions et suggérer des approches alternatives
• L’Internet des objets (IoT) : un réseau d’appareils physiques dotés de capteurs et de logiciels leur permettant de partager des données sans intervention humaine
• Le cloud computing : des services informatiques à la demande accessibles via Internet

À quoi sert un logiciel de jumeaux numériques ?

Les logiciels de jumeaux numériques s’accompagnent d’un vaste éventail de cas d’utilisation dans de nombreux secteurs :

• Automobile : ils aident les fabricants à développer et à tester des véhicules, et même à prévoir les tâches de maintenance afin de réduire les coûts. Cette technologie a généré 2,17 milliards de dollars en 2022 et devrait générer 34,58 milliards de dollars d’ici 2032.¹
• Construction : les entrepreneur·ses ont recours aux jumeaux numériques pour planifier la construction de bâtiments, optimiser la conception et recréer des flux de travail afin d’identifier les dangers et de réduire les risques pour la sécurité. Le marché mondial des jumeaux numériques dans la construction, l’ingénierie et l’architecture devrait enregistrer un taux de croissance annuel composé de 36,9 % entre 2023 et 2028². Découvrez comment la VR « rebâtit » le secteur de la construction.
• Énergie : les données de consommation des compteurs d’énergie sont transmises à des jumeaux numériques, aidant ainsi les fournisseurs à mieux gérer la demande. Les entreprises peuvent utiliser la technologie des jumeaux numériques pour prédire les pics de consommation et se préparer en conséquence. Le marché des jumeaux numériques de ce secteur devrait enregistrer un taux de croissance annuel composé de 32,5 % entre 2022 et 2027³.
• Santé : une grande variété de jumeaux numériques sont utilisés dans le secteur de la santé, des répliques de patient·es et d’organes aux hôpitaux et aux équipements, en passant par les médicaments à des fins de tests. Cette technologie a généré 1,6 milliard de dollars en 2023, chiffre qui devrait atteindre 21,1 milliards d’ici 2028⁴.
• Fabrication : à l’avant-garde de l’adoption des jumeaux numériques. D’après le Manufacturing Leadership Council, 58 % des fabricants utilisent déjà des jumeaux numériques. Une grande partie des acteurs du secteur ayant adopté cette technologie très tôt, le taux de croissance annuel composé est relativement faible : 16,5 % de 2021 à 2030⁵.
• Aviation : les jumeaux numériques innovent comme jamais auparavant en matière d’expérience vécue dans les aéroports. Par exemple, après avoir cartographié en 3D l’ensemble des installations, l’équipe de l’aéroport international de Vancouver a été capable d’identifier les points de congestion, de décider où envoyer une assistance supplémentaire aux portes d’enregistrement et aux portiques de sécurité, et de prévoir les comportements lors d’opérations inhabituelles.

Types de jumeaux numériques

Les jumeaux numériques se divisent généralement en quatre types :

Jumeaux numériques de composants

Le plus petit jumeau numérique possible. Les jumeaux de composants reproduisent une seule partie d’un produit ou d’un élément. Ils sont parfois divisés en plus petites « parties de jumeaux ». Ils donnent un aperçu de la manière dont les différents composants et pièces interagissent avec l’ensemble. Les études sur les jumeaux numériques de composants combinés vous fournissent une analyse complète des performances prévues et des potentiels points faibles.

Jumeaux numériques de produits

Également appelés jumeaux d’éléments, les jumeaux de produits associent deux jumeaux de composants ou plus pour mieux comprendre comment ils interagissent, générant ainsi de nouvelles informations.

Jumeaux numériques de systèmes

Ils sont obtenus en combinant deux produits jumeaux ou plus. En étudiant la relation entre des produits ou des éléments, vous pouvez appréhender des systèmes de travail entiers (par exemple, un système d’alimentation en carburant pour avion) et apporter des optimisations plus éclairées.

Jumeaux numériques de processus

Des jumeaux numériques de plus haut niveau. Les jumeaux de processus unissent deux systèmes ou plus pour recréer des entrepôts ou des chaînes de fabrication en entier. Les répliques à grande échelle influencent les décisions au plus haut niveau pour un impact économique maximal.

Jumeaux numériques et simulations

À première vue, les jumeaux numériques et les simulations se ressemblent beaucoup. Les différences résident dans les données.

Modèles statiques ou évolutifs

Une simulation est un modèle virtuel 2D ou 3D réalisé à l’aide de la conception assistée par ordinateur (CAO). Les designers reproduisent une pièce ou des pièces spécifiques d’un objet ou d’un processus afin de tester ses performances. Si l’entreprise souhaite apporter des modifications à une simulation, elle doit le faire manuellement, soit au début du processus, soit en l’ajoutant plus tard.

Les jumeaux numériques, en revanche, évoluent au fil du temps. Ils reproduisent ce qui arrive réellement à leurs homologues physiques à l’aide de données en temps réel. Grâce au machine learning, les modèles « s’auto-optimisent » afin d’aider leurs homologues physiques à mieux fonctionner. Le jumeau numérique génère alors de nouvelles données pour aider les entreprises à suivre les performances sur une longue période.

Feedback théorique ou réel

Les simulations sont aussi précises que ce que leur conception permet. Elles peuvent reproduire un processus chimique à une température définie, ou une chaîne de production avec des convoyeurs à bande réglés à vitesse fixe. Dans les deux cas, la simulation peut être imprécise par rapport aux performances réelles.

Quant aux jumeaux numériques, ils s’appuient sur des données en temps réel pour reproduire ce qui arrive à un objet ou espace physique. Ils offrent aux entreprises une vision complète du fonctionnement de leurs systèmes, ce qui leur permet de prendre des décisions plus éclairées.

Jumeaux numériques vs jumeaux virtuels

La réalité mixte aide les entreprises à découvrir les jumeaux numériques en 3D, mais les jumeaux virtuels et les jumeaux numériques ne sont pas forcément la même chose.

Pour qu’un jumeau soit virtuel, il doit être immersif, c’est-à-dire un environnement qui peut être vécu en réalité virtuelle. Qu’il s’agisse d’un modèle statique ou évolutif n’a pas d’impact sur cette définition.

Pour qu’un jumeau soit numérique, le modèle doit évoluer au moyen de données en temps réel. Cette évolution peut être montrée virtuellement ou via des écrans 2D conventionnels. La technologie des jumeaux numériques ne se concentre généralement pas sur l’immersion. Elle est basée sur des données, ce qui permet aux organisations d’interagir avec des répliques numériques pour analyser, prédire et obtenir des informations.

Quels sont les avantages des jumeaux numériques ?

Voici quelques-unes des raisons pour lesquelles les organisations peuvent envisager d’investir dans la technologie des jumeaux numériques :

• Efficacité accrue : la technologie des jumeaux numériques simplifie les informations et les processus complexes pour aider les responsables à identifier les goulots d’étranglement et à développer des solutions. Plus le jumeau numérique génère de données pour l’entreprise, plus les processus peuvent être affinés.
• Durabilté : les jumeaux numériques peuvent suivre, gérer et limiter les émissions, mais aussi identifier les opportunités d’optimisation et d’économies d’énergie. Une étude de Capgemini a révélé que 57 % des organisations estiment que la technologie des jumeaux numériques est essentielle pour améliorer les efforts en matière de durabilité.
• Meilleure collaboration dans l’équipe : les systèmes professionnels sont souvent gérés par des équipes cloisonnées. En mappant leur rôle dans des processus complets, les entreprises peuvent identifier les domaines dans lesquels il est possible de réunir des équipes. Qu’il s’agisse d’éviter les redondances ou de remplacer un système par un autre, les jumeaux numériques aident les équipes dédiées aux opérations à tirer le meilleur parti de leurs ressources.
• Formation sans risque : le jumelage numérique est utilisé pour former le personnel à l’aide de scénarios simulés. Le personnel peut acquérir une expérience pratique de différentes situations et de différentes machines sans que sa sécurité soit menacée. Si l’équipement ou le processus change, le jumeau numérique peut être modifié afin de refléter ces changements.
• Processus améliorés : grâce aux données en temps réel, les entreprises peuvent optimiser les processus liés à leurs produits et services. Selon, GE les jumeaux numériques des parcs éoliens devraient pouvoir augmenter la production d’énergie de jusqu’à 20 %⁶.
• Meilleurs produits : les entreprises qui ont déjà recours aux jumeaux numériques constatent une amélioration de la qualité des produits pouvant aller jusqu’à 25 %⁷. Ces répliques virtuelles étant alimentées par des données, elles permettent aux ingénieur·es et aux designers de prendre des décisions plus éclairées dès la phase de conception.
• Plus grande satisfaction de la clientèle : grâce aux jumeaux numériques, les entreprises peuvent réaliser une maintenance prévisionnelle afin de réduire les dysfonctionnements de leurs produits et services. Elles peuvent aussi recueillir des données en temps réel sur le comportement de la clientèle afin de suivre l’utilisation des produits et d’offrir un service à la clientèle et des réparations plus efficaces.
• Mise sur le marché plus rapide : les jumeaux numériques permettent de diminuer de 50 % le temps nécessaire à la mise sur le marché d’un produit⁸. En réduisant les délais de production, les entreprises dépendent moins des prototypes physiques et du temps et des ressources nécessaires à leur fabrication.
• Évaluation des risques plus précoces : les jumeaux numériques permettent aux entreprises de tester les risques potentiels au cours des premières phases d’un processus, qu’il s’agisse d’identifier les failles d’une chaîne d’approvisionnement avant une période chargée ou de déceler les faiblesses de la conception d’un bâtiment avant que les travaux ne commencent.
• Réduction des coûts : en dépit de l’investissement initial, les jumeaux numériques ont démontré qu’ils permettaient aux entreprises de réaliser des économies en peu de temps. En 2018, General Electric a indiqué que la technologie avait permis à sa clientèle d’économiser 1,05 milliard de dollars⁹.

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¹ « Digital Twins in Automotive Market to Reach $34.58 Billion, Globally, by 2032 at 32.6% CAGR: Allied Market Research », Allied Market Research, consulté le 30 mai 2024, https://www.prnewswire.com/news-releases/digital-twins-in-automotive-market-to-reach-34-58-billion-globally-by-2032-at-32-6-cagr-allied-market-research-301897785.html.
² « Digital Twin in Construction, Engineering, & Architecture Market », Global Market Estimates, consulté le 30 mai 2024, https://www.globalmarketestimates.com/market-report/digital-twin-in-construction-engineering-architecture-market-4145.
³ « Metaverse/Digital Twin in Energy Industry Marke », Global Market Estimates, consulté le 30 mai 2024, https://www.globalmarketestimates.com/market-report/metaverse-digital-twin-in-energy-industry-market-3750.
⁴ « Digital Twins in Healthcare Market Size, Share & Trends by Component (Software, Services), Application (Personalized Medicine, Drug Discovery, Medical Education, Workflow Optimization), End User (Providers, Research & Academia, Payers), and Region – Global Forecast to 2028 », Markets and Markets, consulté le 30 mai 2024, https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/digital-twins-in-healthcare-market-74014375.html.
⁵ « Digital Manufacturing Market Size, Share, Competitive Landscape and Trend Analysis Report by Component, Technology and Application: Global Opportunity Analysis and Industry Forecast, 2021-2030 », Allied Market Research, consulté le 30 mai 2024., https://www.alliedmarketresearch.com/digital-manufacturing-market-A11759.
⁶ « GE Launches the Next Evolution of Wind Energy Making Renewables More Efficient, Economic: the Digital Wind Farm », consulté le 30 mai 2024, https://www.ge.com/news/press-releases/ge-launches-next-evolution-wind-energy-making-renewables-more-efficient-economic.
⁷ « Digital twins: The key to smart product development », McKinsey & Company, consulté le 30 mai 2024, https://www.mckinsey.com/industries/industrials-and-electronics/our-insights/digital-twins-the-key-to-smart-product-development.
⁸ « GE Launches the Next Evolution of Wind Energy Making Renewables More Efficient, Economic: the Digital Wind Farm », GE, consulté le 30 mai 2024., https://www.ge.com/news/press-releases/ge-launches-next-evolution-wind-energy-making-renewables-more-efficient-economic.
⁹ « Digital twins: The key to smart product development », McKinsey & Company, consulté le 30 mai 2024, https://www.mckinsey.com/industries/industrials-and-electronics/our-insights/digital-twins-the-key-to-smart-product-development.