Comment fonctionne un jumeau numérique ?

Publié le 02 Janvier 2023

Avec la révolution numérique, les méthodes de travail dans le secteur du bâtiment ont beaucoup évolué. Parmi les évolutions majeures dans le domaine du BTP, nous pouvons distinguer le jumeau numérique. Appelé aussi « digital twins » en anglais, le jumeau numérique est une sorte de réplique virtuelle d’un objet, d’une infrastructure ou d’un système réel. En tant que spécialiste en technologie 3D, S3D Engineering va vous expliquer aujourd’hui comment fonctionne un jumeau numérique. Mais pour commencer, voyons d’abord ce que l’on entend par jumeau numérique.

Un jumeau numérique : c’est quoi ?

Un jumeau numérique est une représentation numérique d’un modèle géométrique, d’un objet réel ou d’un système réel comme une maison, un bâtiment, etc. C’est une sorte de maquette numérique permettant de faire des simulations numériques. Il permet entre autres de simuler le comportement d’un objet réel. Par rapport à une maquette 3D classique qui intègre des données statiques, un jumeau numérique utilise des données en temps réel envoyées par des réseaux de capteurs. 

Très pratique, le jumeau numérique permet de reproduire de nombreux éléments du monde réel. Il permet de répliquer fidèlement n’importe quel objet sous forme d’une modélisation 3D. Il peut être utilisé dans plusieurs domaines comme la robotique, l’usine connectée, l’industrie du futur, etc. Dans le domaine du BTP, le jumeau numérique permet d’avoir une réplique virtuelle d’un bâtiment sur le plan géométrique et informatif. Ainsi, il permet au bureau d’études, au maître d’ouvrage et aux autres acteurs du bâtiment de mieux planifier leurs projets de mise en place d’infrastructures.

Jumeau numérique : comment ça fonctionne ?

Comme cité plus haut, un jumeau numérique est un prototypage virtuel conçu pour refléter un objet physique de façon très précise. Il permet de répliquer non seulement l’aspect physique de l’objet étudié, mais aussi ses caractéristiques, son comportement, ses fonctionnalités, etc. L’obtention d’un jumeau numérique nécessite forcément l’utilisation d’outils numériques. Des capteurs intelligents sont installés sur l’objet à étudier. Ces capteurs vont par la suite se charger de collecter les données de l’objet d’étude. Ces données seront utiles tout au long du cycle de vie de l’objet.

Les données collectées concernent les différents aspects de l’objet comme sa forme, sa production d’énergie, ses performances, sa température, etc. Ces données peuvent par la suite être utilisées pour faire des simulations, étudier des problèmes de performances, générer des solutions pour améliorer l’état de l’objet physique original, etc. Ces informations vous seront utiles pour mieux comprendre la complexité de l’objet réel et y apporter des améliorations et des évolutions si nécessaire.

Quelles technologies utilisées pour obtenir un jumeau numérique ?

Plusieurs types de technologies peuvent être utilisées pour obtenir un jumeau numérique de n’importe quel objet. Parmi les technologies les plus utilisées, nous pouvons distinguer l’Internet des Objets et l’intelligence artificielle. 

Internet des Objets (IoT)

On entend par Internet des Objets un réseau collectif d’appareils connectés. Cette technologie permet aux différents appareils de communiquer avec le cloud, mais aussi entre eux. Avec l’évolution du système numérique et des technologies de l’information, presque tous les appareils peuvent aujourd’hui se connecter à Internet. Les jumeaux numériques se basent sur les données des capteurs IoT pour effectuer une transformation numérique de l’objet du monde réel. Pour être exploitables, ces données nécessitent l’utilisation d’un logiciel de CAO, un logiciel de DAO, un logiciel de conception 3D, un logiciel de modélisation ou un logiciel d’architecture. Ces solutions logicielles vous permettront d’effectuer des analyses en temps réel des données.

Intelligence artificielle

L’intelligence artificielle (IA) fait partie de la branche des informatiques permettant de résoudre des problèmes cognitifs associés à l’intelligence humaine. L’IA permet entre autres de reconnaitre des formes. Pour traiter les volumes de données issues des capteurs, la technologie du jumeau numérique utilise des algorithmes de machine learning. À titre d’information, le machine learning (ML) est une technique permettant de développer des algorithmes et des modèles statistiques. Ces derniers permettent aux systèmes informatiques d’effectuer des tâches de façon autonome en s’appuyant sur des modèles et des déductions. Une fois combiné au ML, l’IA permet de fournir des informations concernant l’optimisation des performances et l’efficacité de n’importe quel objet, sa maintenance, etc.

Quels sont les différents types de jumeaux numériques ?

Il existe plusieurs types de jumeaux numériques selon le niveau d’agrandissement du produit. Cependant, ils diffèrent principalement en fonction du domaine d’application. Notons également que plusieurs types de jumeaux numériques peuvent coexister dans un même système ou un même processus. Voyons donc les jumeaux numériques les plus courants.

Les jumeaux numériques de produits

Ce type de jumeau numérique permet de répliquer dans une réalité virtuelle chaque composant d’un produit physique. Il permet de mieux comprendre le fonctionnement de chaque pièce composant un produit comme un moteur dans le domaine aéronautique par exemple.

Les jumeaux numériques d’actifs

On appelle actif l’ensemble des composants d’un système qui fonctionnent ensemble de manière simultanée. Ainsi, les jumeaux d’actifs vont permettre d’étudier l’interaction entre les différents composants d’un petit système. 

Les jumeaux numériques de systèmes ou d’unités

Ce type de jumeau numérique vous permet de voir comment les différents actifs d’un système plus large fonctionnent ensemble. Ils permettent de prendre des décisions en ce qui concerne les améliorations de performance ou d’efficacité.

Les jumeaux numériques de processus

Ce type de jumeau numérique permet de voir l’environnement numérique d’un système complet. Il fournit un aperçu de la manière dont les différents actifs et composants du système fonctionnent ensemble. Ainsi, il aide à la décision en ce qui concerne la conception d’un produit en général.

Quels sont les avantages des jumeaux numériques ?

Les avantages à utiliser un jumeau numérique sont innombrables. Il permet entre autres de rallonger la durée de vie d’un objet en simulant ses comportements avec les environnements alentour. Il permet d’effectuer des maintenances prédictives d’une infrastructure, d’adapter un produit à la demande du marché, d’effectuer un meilleur suivi de la production, etc.

Vous l’aurez compris, les avantages du jumeau numérique varient non seulement en fonction du type d’objet à étudier, mais aussi selon le moment et le lieu où il est utilisé.

Il permet d’analyser en temps réel des milliards d’objets. C’est un outil parfaitement dédié à la conception d’un produit. Jouant un rôle important dans l’analyse décisionnelle, il présente des solutions aux problématiques industrielles. Tout en considérant les tendances technologiques du moment, les jumeaux numériques vous permettront de créer une entreprise intelligente, une usine numérique, etc. Permettant la simulation de n’importe quel objet, cette technologie est d’une grande utilité dans la conception de systèmes.

En outre, les perspectives et les informations fournies en temps réel par les jumeaux numériques permettent d’optimiser les performances de n’importe quel équipement. Les systèmes complexes peuvent fonctionner au maximum de leurs capacités. Offrant une vue complète de n’importe quel objet ou infrastructure, les jumeaux numériques vous permettent une meilleure prise de décision en ce qui concerne la conception et réalisation d’un produit. Ils peuvent aussi être utilisés en tant que modèles de simulations et d’outil de contrôle à distance.

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