Les entreprises utilisent de plus en plus les technologies numériques pour comprendre et gérer leurs actifs physiques, leurs installations et leurs processus. L'une des technologies qui accompagnent cette évolution est le jumeau numérique : « une représentation numérique d'un objet, d'un système ou d'un processus physique, qui peut être mise à jour à l'aide d'informations issues du monde réel ».
Les jumeaux numériques peuvent aider les organisations à suivre la performance, à analyser les conditions de fonctionnement, à tester des scénarios et à prendre des décisions opérationnelles mieux éclairées. Leur valeur tient au fait qu'ils relient les systèmes physiques aux données et aux outils d'analyse, plutôt qu'à la simple création d'un modèle numérique.
Comprendre les jumeaux numériques
Un jumeau numérique est « une représentation numérique d'une entité ou d'un processus physique, reliée à des informations sur son équivalent dans le monde réel ». Le niveau de détail peut varier selon la finalité du système.
Par exemple, un jumeau numérique peut représenter une machine de production, une ligne de production entière, un bâtiment, un véhicule ou un processus industriel plus vaste. Les données issues de capteurs et d'autres systèmes peuvent être utilisées pour mettre à jour la représentation numérique et fournir des informations sur les conditions actuelles ou leur évolution.
Cela crée un lien entre les opérations physiques et l'analyse numérique. Au lieu d'examiner un actif uniquement au moyen d'inspections périodiques ou de rapports historiques, les organisations peuvent utiliser des informations mises à jour en continu pour comprendre son comportement.
Relier les actifs physiques aux données
L'efficacité d'un jumeau numérique dépend de la qualité et de la disponibilité des données qui y sont reliées. Les capteurs, les objets connectés (Internet des objets), les systèmes d'entreprise et d'autres sources de données peuvent fournir des informations sur les conditions physiques et l'activité opérationnelle.
Par exemple, des capteurs installés sur un équipement industriel peuvent recueillir des informations sur la température, les vibrations, la pression ou le temps de fonctionnement. Ces informations peuvent ensuite être intégrées à un modèle numérique pour aider les équipes à comprendre la performance de l'équipement.
L'objectif n'est pas simplement de collecter davantage de données. Les organisations doivent déterminer quelles informations sont pertinentes et comment elles peuvent éclairer des décisions opérationnelles ou métier précises.
Les jumeaux numériques dans l'industrie
L'industrie manufacturière est l'un des domaines où la technologie des jumeaux numériques peut trouver des applications concrètes. Une représentation numérique d'une machine ou d'un processus de production peut aider les organisations à examiner la performance et à repérer des axes d'amélioration potentiels.
Les entreprises peuvent utiliser ces modèles pour analyser les conditions de production, surveiller les équipements et évaluer l'effet que des modifications d'un processus pourraient avoir sur les opérations. Dans certains environnements, les jumeaux numériques peuvent également soutenir la maintenance prédictive en aidant les équipes à identifier des schémas associés à des problèmes d'équipement.
Les organisations peuvent ainsi étudier des changements potentiels dans un environnement numérique avant de les mettre en œuvre dans les opérations physiques.
Simuler des changements et des scénarios
L'une des caractéristiques utiles des jumeaux numériques est leur capacité à soutenir l'analyse de scénarios. Les entreprises peuvent utiliser des modèles numériques pour explorer la manière dont un système pourrait réagir à des changements de conditions ou de paramètres de fonctionnement.
Par exemple, une entreprise peut examiner l'effet de modifications de sa capacité de production sur une opération avant de procéder à des ajustements physiques. Un exploitant de bâtiment peut analyser les conditions énergétiques ou la performance des équipements dans différentes situations.
La fiabilité de ces simulations dépend de la qualité du modèle et des données qui l'alimentent. Un jumeau numérique doit donc être considéré comme un outil d'analyse plutôt que comme une représentation parfaite de la réalité.
Soutenir la maintenance prédictive
La maintenance est un autre domaine dans lequel les jumeaux numériques peuvent soutenir les opérations de l'entreprise. Les programmes de maintenance traditionnels peuvent reposer sur des calendriers fixes ou intervenir après l'apparition de problèmes sur les équipements.
Un jumeau numérique peut combiner des informations sur l'état actuel d'un actif avec des données d'exploitation historiques. Des systèmes d'analyse peuvent ensuite aider à repérer des schémas susceptibles d'indiquer une évolution de la performance ou un problème potentiel.
Cela peut favoriser une planification de la maintenance plus ciblée. Les organisations peuvent être en mesure d'examiner un équipement avant qu'une panne ne survienne, ce qui peut réduire les arrêts imprévus et améliorer l'utilisation des ressources de maintenance.
Élaborer une stratégie de jumeau numérique
Les organisations qui envisagent des jumeaux numériques doivent commencer par un objectif opérationnel précis. Créer un modèle numérique détaillé sans finalité claire peut produire d'importants volumes de données sans apporter de valeur réelle à l'entreprise.
Une démarche de mise en œuvre pragmatique peut comprendre :
- 1Définir le système physique : déterminer quel actif, quel processus ou quel environnement le jumeau numérique représentera.
- 2Identifier les données pertinentes : établir quels capteurs, systèmes opérationnels et sources d'informations externes sont nécessaires.
- 3Construire le modèle numérique : développer une représentation appropriée du système physique et de ses caractéristiques importantes.
- 4Connecter les sources de données : mettre en place des méthodes fiables pour mettre à jour le modèle à partir d'informations issues du monde réel.
- 5Définir les cas d'usage analytiques : déterminer comment les collaborateurs utiliseront le jumeau numérique pour la supervision, la simulation, la prévision ou l'optimisation.
- 6Mesurer les résultats : suivre les améliorations en matière d'efficacité, de maintenance, de coûts, de qualité ou d'autres résultats métier pertinents.
Commencer par une application ciblée peut aider les organisations à démontrer la valeur de la technologie avant de l'étendre à des systèmes plus complexes.
Défis courants des jumeaux numériques
Les projets de jumeaux numériques peuvent présenter une complexité technique considérable. Les organisations peuvent devoir intégrer des capteurs, des bases de données, des technologies opérationnelles, des plateformes cloud et des systèmes d'analyse.
La qualité des données constitue un autre défi. Si les informations provenant des systèmes physiques sont incomplètes, tardives ou inexactes, le modèle numérique risque de ne pas refléter fidèlement les conditions réelles.
La cybersécurité requiert également une attention particulière, car les jumeaux numériques peuvent être reliés à des systèmes opérationnels et à des infrastructures physiques. Les contrôles d'accès, la sécurité des réseaux, la protection des données et la surveillance des systèmes sont des considérations importantes lors de la conception de ces environnements.
Mesurer l'impact sur l'activité
La valeur d'un jumeau numérique doit être mesurée au regard du problème opérationnel qu'il est censé résoudre. Les organisations peuvent suivre des indicateurs tels que les temps d'arrêt des équipements, les coûts de maintenance, l'efficacité de la production, la consommation d'énergie, l'utilisation des ressources ou la performance des systèmes.
Les indicateurs appropriés dépendent du cas d'usage. Un jumeau numérique utilisé pour la gestion d'installations peut être évalué différemment d'un jumeau numérique au service des opérations de production.
Les organisations doivent également tenir compte du coût de construction et de maintenance de l'environnement numérique. Un projet réussi doit produire des bénéfices qui justifient ses exigences techniques et opérationnelles.
L'avenir des jumeaux numériques
Les jumeaux numériques sont de plus en plus liés à d'autres technologies, notamment l'IoT, le cloud computing, l'intelligence artificielle, l'apprentissage automatique et l'analytique avancée. Ces technologies peuvent fournir les données et les capacités d'analyse nécessaires pour rendre les représentations numériques plus utiles.
À mesure que ces systèmes se développent, les organisations pourront utiliser des jumeaux numériques dans des opérations de plus en plus complexes. Une entreprise pourrait ainsi relier des modèles d'actifs individuels au sein de représentations plus vastes d'installations, de chaînes d'approvisionnement ou de réseaux opérationnels.
La portée plus large des jumeaux numériques réside dans leur capacité à relier l'activité physique à l'information numérique. En créant un lien continu entre les systèmes du monde réel, les données et l'analyse, les organisations peuvent gagner en visibilité sur le fonctionnement de leurs opérations.
Les jumeaux numériques sont donc bien plus que des modèles visuels. Appuyés sur des données fiables et des objectifs métier clairs, ils peuvent devenir des outils de supervision, de simulation, de planification et de prise de décision opérationnelle.