Qu’est-ce qu’un jumeau numérique ?

Publié le 12 Janvier 2023

Avec la révolution numérique, il n’est plus possible pour les entreprises françaises de ne pas utiliser les technologies digitales. Parmi les technologies développées autour de l’intelligence artificielle et de l’internet des objets, nous pouvons distinguer le jumeau numérique. Actuellement, il est devenu un outil presque indispensable dans le secteur du bâtiment. Il permet entre autres aux différents intervenants d’un projet de construction de mieux anticiper les différentes étapes de cycle de vie du bâtiment. Mais qu’entend-on plus particulièrement par jumeau numérique ?C’est justement le sujet que nous allons voir dans cet article.

Qu’entend-on par jumeau numérique ?

Appelé aussi « digital twin » ou « device shadow », le jumeau numérique est une représentation virtuelle d’un objet physique. En d’autres termes, c’est la réplique d’un objet du monde réel sous forme numérique. La maquette numérique obtenue fournit les données sur les différents aspects des performances de l’objet physique. Très innovant, il permet de reproduire de nombreux éléments finis, qu’il s’agisse d’un produit, d’un équipement dans une usine, de systèmes complexes comme des éoliennes, des villes entières, etc. 

Vous l’aurez compris, le jumeau numérique peut être utilisé dans de nombreux domaines. Cette technologie est particulièrement utile dans le domaine de l’industrialisation, de la géophysique, de la biologie, de la chimie, de la science des sols, du BTP, etc. La représentation virtuelle ainsi obtenue permet la conception paramétrique, la simulation numérique, la surveillance, l’optimisation et l’entretien d’un produit ou d’une infrastructure. Actuellement, le jumeau numérique est devenu un élément essentiel dans l’internet industriel.

De nos jours, il existe plusieurs types de jumeaux numériques. Ils peuvent s’exécuter simultanément dans un même système. Le jumeau numérique le plus simple est le jumeau de composant. Il s’agit de la représentation numérique d’un composant dans un système. Nous avons par la suite le jumeau d’actif qui montre comment deux composants fonctionnent ensemble. Nous avons aussi le jumeau de système qui montre comment les différents actifs d’un système interagissent. Enfin, nous avons le jumeau de processus qui montre comment tous les éléments d’un système fonctionnent ensemble.

Comment obtenir un jumeau numérique ?

Pour obtenir un jumeau numérique, il existe quelques étapes à suivre. Pour commencer, il faudrait placer des capteurs sur l’objet d’étude. Ces capteurs vont par la suite permettre d’obtenir un bon nombre de données en temps réel sur les différents aspects de l’état de fonctionnement de l’objet physique. Parmi ces données, nous pouvons citer la température, la production d’énergie, les mesures, etc. Ces données vont permettre de mieux comprendre la complexité de l’objet réel puisqu’elles évoluent tout au long de son cycle de vie.

Toutefois, pour être exploitables, ces données devront être traitées par un logiciel de CAO ou un logiciel de DAO. Il est aussi possible de les traiter avec un logiciel de conception 3D, un logiciel de construction, un logiciel de conception, un logiciel d’architecture, un logiciel de modélisation, etc. Une fois traitées, ces données vont permettre de réaliser de nombreux tests numériques avant la mise en production d’un produit. Les informations issues de ces tests pourront par la suite être appliquées sur l’objet physique original. 

Quels sont les avantages à utiliser un jumeau numérique ?

Le jumeau numérique peut être utilisé dans de nombreux domaines. Il peut être particulièrement utile en matière de gestion de projet de transformation d’une infrastructure. Il est également très pratique dans le domaine de la gestion de patrimoine. Très pratique, cette technologie permet de réaliser des tests virtuels de façon plus rapide et plus efficace. Elle permet ainsi de prendre les bonnes décisions en ce qui concerne la conception d’un bâti ou d’un produit dans le monde réel.

Le jumeau numérique peut être intégré dans le processus de fabrication d’un produit. Grâce à cette maquette 3D, les différents acteurs d’un projet peuvent mieux collaborer à la conception d’un produit ou d’une infrastructure. Le jumeau numérique permet aussi de rentabiliser la productivité de l’usine du futur. Grâce à cette transformation numérique, le projeteur pourra réduire les erreurs existantes ou potentielles durant la production. 

La maquette numérique va aussi permettre de concevoir un produit sans défaut de fabrication. En effet, le responsable de l’ingénierie pourra effectuer des tests et des simulations sur les maquettes numériques. En outre, il est beaucoup plus rentable de corriger les erreurs en réalité virtuelle que dans des environnements réels. Dans le domaine du BTP, le jumeau numérique permet aux architectes, aux bureaux d’études, aux maitres d’ouvrage et aux différents acteurs d’un projet d’effectuer un travail collaboratif. Il va ainsi permettre d’accroitre la productivité de l’usine du futur.

Quels sont les différents secteurs qui utilisent le jumeau numérique ?

Comme cité plus haut, le jumeau numérique peut être utilisé dans de nombreux domaines. Parmi les secteurs qui utilisent le plus cette technologie, nous pouvons citer la construction, la fabrication, l’énergie, l’automobile, les soins médicaux, etc. Dans le secteur de la construction, cette technologie va permettre de mieux planifier un projet, qu’il s’agit d’un projet résidentiel, commercial ou autre. En effet, il permet de fournir en temps réel l’évolution des projets de construction.

Le jumeau numérique va permettre aux responsables des immeubles commerciaux de surveiller les historiques et les données en temps réel d’occupation, d’efficacité énergétique, de qualité de l’air dans les pièces, etc. Autrement dit, il va permettre d’améliorer le confort des occupants. En matière de fabrication d’un produit, le jumeau numérique peut être utilisé tout au long du cycle de vie d’un produit, depuis sa conception jusqu’à sa destruction, en passant par sa maintenance et son exploitation. 

Dans le secteur de l’énergie, le jumeau numérique va permettre d’optimiser les performances d’une machine ou d’une infrastructure. Il permet aussi d’optimiser les cycles de vies des actifs existants comme les projets solaires, les parcs éoliens, etc. Dans le secteur de l’automobile, il va permettre de réaliser des modèles numériques de voitures. Il va permettre d’avoir un aperçu du comportement du futur véhicule tout en prenant compte de ses éléments mécaniques et électroniques. 

Mais le jumeau numérique peut aussi être utilisé dans le domaine médical. Il est particulièrement utile dans le secteur des soins médicaux. Il va entre autres permettre de construire des maquettes numériques d’hôpitaux, de laboratoires et bien d’autres établissements de santé. Il va également permettre de créer un modèle virtuel du corps humain dans le but de modéliser des organes. Il va ainsi permettre de faire des simulations pour savoir comment un patient pourrait réagir face à un traitement ou à une opération spécifique.