Fonctionnement et conception d’un jumeau numérique
Les jumeaux numériques sont des outils accessibles à un large panel d’utilisateurs. De nombreuses fonctions peuvent bénéficier de leur mise en œuvre :
- Les concepteurs et les ingénieurs peuvent construire des architectures de réseau optimisées en termes d’efficacité et de coût, ou simuler la résistance d’une machine dans des conditions environnementales sévères (par exemple, le comportement d’une turbine d’avion vibrant à haute fréquence).
- Les responsables de la chaîne d’approvisionnement et de la production peuvent surveiller des systèmes, tels qu’un réseau électrique ou des flux logistiques, et anticiper des dysfonctionnements ou des défaillances (par exemple, ils peuvent prévoir l’impact d’une perturbation majeure des flux logistiques ou d’une pénurie de matières premières sur l’ensemble de la chaîne d’approvisionnement).
- Les planificateurs et gestionnaires d’investissements peuvent évaluer les impacts de scénarios alternatifs d’arbitrage entre les dépenses d’entretien et les dépenses d’investissement.
Les jumeaux numériques reposent sur trois éléments principaux :
- Collecte et organisation des données du monde réel pour créer la réplique virtuelle. Cette étape n’est pas seulement basée sur des données mais recueille également des équations physiques, la modélisation lorsqu’elle existe de l’interaction entre les composants du système.
- Traitement par l’utilisateur des données au moyen d’une interface permettant d’effectuer des configurations ainsi que de visualiser les résultats de la simulation et donc “d’interagir” avec le jumeau numérique.
- L’analyse et la puissance de calcul rendues possibles par les technologies cloud capables de traiter des quantités massives de données et de modéliser des systèmes multidimensionnels très complexes et leurs interactions.
Comme pour tout programme majeur de transformation numérique, la mise en œuvre de routines d’évaluation des risques de cybersécurité, de procédures d’atténuation et d’une organisation dédiée sont des prérequis importants avant de lancer un programme de jumelage numérique.
D’ici 2027, les entreprises et autres acteurs de ce marché devraient dépenser jusqu’à 73 milliards de dollars pour les jumeaux numériques, et le marché devrait connaître une croissance de 30 à 45 %. En outre, les jumeaux numériques pourraient augmenter la vitesse de mise sur le marché de 50 % et la qualité des produits proposés de 25 %.
Quels sont les principaux avantages des jumeaux numériques ?
Les entreprises qui adoptent une stratégie de conception de jumeaux numériques peuvent dégager une valeur considérable :
- Capacité à prendre des décisions plus éclairées dans des environnements complexes grâce à une meilleure compréhension de l’impact sur de multiples indicateurs de multiples possibilités. Il s’agit d’un outil d’aide à la décision capable d’exécuter des milliers ou des centaines de milliers de scénarios et d’en analyser les conséquences et les goulets d’étranglement.
- Renforcer la gestion des risques en testant les plans d’atténuation pour répondre à des scénarios extrêmes (par exemple, en simulant la propagation d’un incendie dans un bâtiment pour identifier les voies d’évacuation optimales).
- Capacité à réagir en temps quasi réel à l’état des équipements critiques (par exemple en équilibrant la charge du réseau électrique pour réduire ou éliminer la congestion locale).
- Réduction des cycles de développement de nouveaux produits grâce à l’essai virtuel de prototypes alternatifs, conçus en fonction du coût.
- Réduction des coûts d’exploitation grâce à une optimisation de la productivité et de l’efficacité des lignes de fabrication.
- Amélioration de la qualité des produits grâce à la surveillance des capteurs en temps réel et à un meilleur contrôle des paramètres du processus de production.
- Création de services personnalisés, de nouvelles offres et de nouveaux modèles commerciaux : passage de la maintenance périodique à la maintenance prédictive.
- La gestion et le partage des connaissances, comme la codification des meilleures pratiques informelles mises en œuvre dans l’atelier en procédures opérationnelles standard.
Comment Nexans utilise les jumeaux numériques pour une électrification décarbonée ?
Le monde qui nous entoure, nos vies et notre mobilité devront être plus électriques à l’avenir car l’électrification est l’un des leviers immédiatement actionnables pour combattre et limiter les impacts du changement climatique. Les réseaux d’énergie doivent toutefois être fiables, car un avenir électrique ne pourra pas se permettre des coupures de courant. Plus nous devenons dépendants du réseau, plus ces systèmes doivent devenir résilients.
En partenariat avec Cosmo Tech et Microsoft, Nexans développe une solution de jumeau numérique dédiée aux réseaux électriques. Les opérateurs de réseaux bénéficieront d’un logiciel puissant leur permettant de réduire leur empreinte carbone en adoptant de nouvelles politiques d’investissement et de maintenance, tout en préservant leur rentabilité en maximisant la valeur de leurs infrastructures.
En s’appuyant sur les données du monde réel, Nexans agit également sur l’installation, l’exploitation et la maintenance des réseaux électriques. En s’appuyant sur les données des capteurs installés sur le réseau, Nexans fournit une vue en temps quasi réel des zones de congestion du réseau et peut également détecter et localiser les pannes imminentes avant même qu’elles ne se produisent.
Pour atteindre ses objectifs en termes de dimensions financières, environnementales et sociales, Nexans a construit sa propre solution Digital Twin E³, un outil de performance commerciale aussi puissant qu’unique. Cet outil mesure et surveille la performance sur la base de trois indicateurs clés de performance, à savoir le rendement du capital investi, le rendement environnemental du carbone employé et le rendement des compétences employées.
Quelle est la principale leçon à tirer des jumeaux numériques ?
Le jumeau numérique vient enrichir les compétences humaines avec une intelligence augmentée. Sa conception et son déploiement font appel à des outils de modélisation, à l’analyse de données et à une grande puissance de calcul pour prédire différentes issues à des scénarios dans toute l’entreprise. Un des grands avantages des jumeaux numériques : ils prennent en compte les données et interactions futures ou les équations entre les composants qui n’existent pas nécessairement dans les données passées.
Situés à la croisée de l’intelligence artificielle, de l’analyse des données et de l’internet des objets, les jumeaux numériques ouvrent des possibilités de productivité et de performance inexploités à une variété d’utilisateurs. Des responsables de l’ingénierie et de la chaîne d’approvisionnement aux décideurs de haut niveau, les jumeaux numériques nous plongent dans l’industrie du futur.
