Qu’est-ce qu’un jumeau numérique ?

Un jumeau numérique est une réplique dynamique d’un objet ou d’un environnement réel qui se met à jour en permanence à l’aide de flux de données multimodaux basés sur des entrées réelles. Imaginez par exemple une recréation virtuelle d’une voiture particulière affichée sur l’écran tactile du tableau de bord de la voiture. Les capteurs peuvent continuellement mettre à jour la représentation avec des données sur la pression des pneus, le niveau de carburant et l’accélération du véhicule. Ce type de jumeau numérique offre une meilleure observabilité au conducteur et prend en charge les processus d’IA tels que la conduite autonome.

Types de jumeaux numériques

Pour être considéré comme un jumeau numérique, un système doit inclure à la fois :

• Une représentation virtuelle d’un objet ou d’un environnement réel
• Entrées de données qui reflètent les modifications réelles ou simulées apportées à cet objet ou à cet environnement

Ce type de système peut prendre de nombreuses formes différentes. Par exemple, Google Earth est un jumeau numérique car il s’agit d’une représentation virtuelle de la Terre qui est mise à jour avec des entrées du monde réel.

De même, une application de fitness qui montre un modèle numérique générique d’un corps humain rempli de données du monde réel, telles que la fréquence cardiaque de l’utilisateur, pourrait également être considérée comme un type de jumeau numérique de base. Même si le modèle numérique n’est pas personnalisé pour l’utilisateur, il montre une représentation virtuelle d’un objet du monde réel et met à jour cette représentation avec des données du monde réel.

Jumeau virtuel ou jumeau numérique

Les jumeaux numériques et les jumeaux virtuels sont des concepts distincts, bien qu’ils se réfèrent tous deux à une recréation numérique d’un objet du monde réel. Les jumeaux numériques représentent des objets du monde réel existants informés par des entrées de données du monde réel.

Les jumeaux virtuels, en revanche, peuvent précéder la création de l’objet qu’ils représentent, et ils ne reposent pas sur des entrées de données réelles. Les jumeaux virtuels sont principalement utilisés pour prototyper de nouveaux produits et simuler leurs performances dans diverses conditions avant que l’objet n’entre en production.

Avantages de la technologie de jumeau numérique

Les jumeaux numériques ouvrent la voie à de nouvelles possibilités d’observation, de simulation et d’automatisation dans pratiquement tous les secteurs. Avantages principaux :

• Une meilleure visibilité : les jumeaux numériques offrent une nouvelle façon de voir les objets ou les environnements, éclairée par des données du monde réel. Ils servent également de base à l’expérimentation en permettant aux opérateurs de jumeaux numériques de simuler efficacement les effets de changements ou de conditions différentes.
• Optimisation des coûts : avec une plus grande visibilité, les opérateurs de jumeaux numériques peuvent rester informés des problèmes ou erreurs potentiels dans un actif jumelé numériquement. Les opérateurs de jumeau numérique peuvent également cartographier ces problèmes avec des données historiques pour favoriser la maintenance prédictive, prolonger la durée de vie des actifs et contribuer à minimiser les temps d’arrêt.
• IA et automatisation : si les jumeaux numériques aident à éclairer la prise de décision humaine, ils peuvent également être utilisés pour éclairer les processus automatisés. Par exemple, les robots mobiles autonomes (AMR) utilisés en milieu industriel peuvent cartographier numériquement leur environnement lorsqu’ils naviguent à l’aide de données en temps réel collectées par des caméras et des capteurs. Cela permet une planification intelligente des itinéraires et la prévention des dangers.

Défis liés au déploiement de la technologie de jumeau numérique

Pour être efficaces, les jumeaux numériques doivent être capables d’extraire les données des capteurs des environnements informatiques de périphérie et de les agréger sur des plateformes centralisées. Les organisations qui s’appuient sur des technologies héritées peuvent rencontrer des difficultés liées aux silos de données, au manque de connectivité fiable et à la complexité de la gestion des données provenant de plusieurs appareils disparates. Selon le type de déploiement, les organisations peuvent également avoir besoin de garantir la confidentialité et la sécurité des données pour se conformer aux réglementations relatives aux charges de travail sensibles.

Heureusement, les plateformes d’orchestration de jumeaux numériques peuvent aider les organisations à intégrer des capteurs et d’autres équipements, à gérer les sources de données et à prendre en charge les cas d’utilisation courants pour la connaissance spatiale ou le suivi des actifs. Le matériel moderne d’informatique de périphérie peut également comporter des fonctions de sécurité intégrées pour prendre en charge la confidentialité et la conformité des données, tout en fournissant la puissance de calcul nécessaire pour prendre en charge les charges de travail complexes de jumelage numérique, notamment l’IA.

Comment fonctionnent les jumeaux numériques ?

Dans la plupart des déploiements de jumeau numérique, des capteurs et d’autres appareils de périphérie fournissent des données à un modèle virtuel exécuté en tant que logiciel sur un ou plusieurs serveurs de périphérie. Ces entrées de données sont mises à jour régulièrement, généralement en temps quasi réel, de sorte que le jumeau numérique est une réplique virtuelle proche du monde réel.

Les jumeaux numériques peuvent exister pour un appareil ou une machine spécifique ou englober une installation entière. Dans le secteur de la santé, les praticiens peuvent utiliser les données biométriques pour permettre l’utilisation d’un jumeau numérique d’un corps humain.

Cas d’utilisation du jumeau numérique

Les jumeaux numériques sont une technologie encore en maturation avec plusieurs applications dans les industries existantes et d’innombrables possibilités qui restent à imaginer. En voici quelques exemples.

Fabrication

Les jumeaux numériques d’appareils d’usine aident les opérateurs à comprendre l’état des actifs et à planifier des calendriers de maintenance prédictifs. Les fabricants utilisant des jumeaux numériques de plans d’étage peuvent simuler l’impact des ajustements de la ligne de production et optimiser les flux de travail. Les jumeaux numériques peuvent également aider les propriétaires d’usine à automatiser la sensibilisation aux zones de sécurité afin de détecter les dangers ou le personnel non autorisé.

Automobile

Les constructeurs automobiles utilisent déjà des jumeaux virtuels pour prototyper et simuler de nouveaux modèles de véhicules. Dans un avenir proche, les jumeaux numériques ouvriront de nouvelles possibilités pour les véhicules définis par logiciel et les voitures autonomes. Les jumeaux numériques peuvent aider les conducteurs humains et IA à mieux comprendre l’état de leurs véhicules.

Énergie

Les jumeaux numériques peuvent être appliqués aux réseaux énergétiques et à la technologie des microréseaux pour aider les opérateurs de services publics à gérer et à optimiser la distribution de l’énergie. La flexibilité des jumeaux numériques offre aux opérateurs de services publics de nouveaux outils pour répondre de manière proactive aux besoins de maintenance, simuler des scénarios d’urgence et planifier l’intégration des sources d’énergie renouvelables de manière rentable.

Santé

Les prestataires de soins de santé peuvent utiliser des jumeaux numériques pour améliorer les outils de surveillance des patients. En combinant les données de plusieurs appareils de patients dans un jumeau numérique, les prestataires peuvent obtenir une vue plus complète de la santé des patients. Les jumeaux numériques des établissements de santé peuvent également aider les administrateurs à surveiller les environnements pour détecter les taux d’occupation et les problèmes de sécurité, ou même à suivre la qualité de l’air pour gérer et prévenir la propagation des agents pathogènes en suspension dans l’air.

Télécommunications

Les jumeaux numériques peuvent aider les fournisseurs de télécommunications à obtenir une vue globale de l’infrastructure réseau, à mieux comprendre l’état des actifs et à permettre une maintenance prédictive pour minimiser les temps d’arrêt. Les fournisseurs de télécommunications peuvent utiliser des jumeaux numériques pour simuler les demandes fluctuantes sur les réseaux pour les tests de résistance ou la planification d’urgence sans s’engager dans des changements coûteux dans le monde réel.

L’avenir de la technologie du jumeau numérique

Les jumeaux numériques devraient devenir de plus en plus répandus dans tous les secteurs. Même si 47 % des décideurs informatiques n’ont jamais entendu parler des jumeaux numériques, 95 % des plateformes IoT contiendront une forme ou une autre de capacité de jumeau numérique d’ici 2029.¹

À mesure que les entreprises déploient davantage d’appareils et de ressources de calcul à la périphérie, les jumeaux numériques serviront probablement de point focal pour consolider ces nouvelles sources de données et agir sur celles-ci. La sécurité et la confidentialité seront essentielles pour libérer la valeur des jumeaux numériques afin de garantir qu’aucun appareil de périphérie ne devienne un point d’entrée pour les logiciels malveillants. Les jumeaux numériques contribueront également à renforcer les investissements dans l’IA et l’automatisation en fournissant une plateforme pour l’application de l’intelligence à la connaissance de l’espace et des actifs.

Alors que l’horizon des jumeaux numériques offre de nombreuses possibilités, le début du déploiement d’un jumeau numérique peut être très simple. Les organisations peuvent commencer avec une réplique virtuelle de base d’un actif réel et connecter une seule entrée de données pour créer un jumeau numérique rudimentaire. Au fil du temps, les organisations peuvent ajouter davantage d’entrées et de sources de données variées pour créer un jumeau numérique riche avec un potentiel de valeur multiplicative.