Des entreprises innovantes adoptent la technologie des jumeaux numériques

Un jumeau numérique peut montrer aux responsables de la maintenance, en temps réel, l’état opérationnel d’appareils, afin de les aider à prévenir les pannes. (Getty Images/Monty Rakusen)

Imaginez une éolienne dans le Grand Nord. Des techniciens doivent s’y rendre par avion, par VTT, voire par traîneau à chiens, pour en faire la maintenance. L’opération est ardue pour les techniciens et coûteuse pour l’exploitant, mais essentielle au maintien de la production d’électricité.

Songez aussi aux ennuyeux contretemps lorsque les ascenseurs, les escaliers mécaniques ou les trottoirs roulants d’un grand aéroport, ou encore les ascenseurs d’un gratte-ciel, tombent en panne, ou que le matériel de production à grande vitesse d’une usine s’arrête sans crier gare. Là encore, des coûts, des inconvénients et peut-être un risque pour la sécurité.

Arrive à la rescousse le jumeau numérique! Certes, un technicien devra quand même se rendre dans le Grand Nord si une éolienne se révèle défectueuse, mais le jumeau numérique peut prédire quand celle-ci risque de tomber en panne, et comment, afin que le technicien puisse choisir le bon moment pour la réparer – et qu’il sache précisément quelle pièce remplacer – avant que l’éolienne rende l’âme et qu’on soit confronté à une panne de courant.

QU’EST-CE QUE LA TECHNOLOGIE DES JUMEAUX NUMÉRIQUES?

Un jumeau numérique est une représentation logicielle d’une entité physique, vivante ou non. Il peut montrer aux responsables de la maintenance, en temps réel, l’état opérationnel d’éoliennes, d’ascenseurs, d’escaliers mécaniques et d’autres appareils, et prévoir les pannes pour les prévenir.

Avec l’ajout de la réalité augmentée (RA) et de la réalité virtuelle (RV), souligne Biren Agnihotri, leader canadien en automatisation intelligente chez EY, les jumeaux numériques peuvent aider les techniciens à faire des réparations et même certains réglages à distance sans qu’ils doivent arrêter la machine ni patauger dans la neige.

Apparue au début des années 2000, la technologie des jumeaux numériques a évolué à tel point que Gartner, cabinet de recherche et de conseils, l’a classée parmi les 10 principales technologies stratégiques de 2017. En 2019, elle figurait encore sur cette liste, ce qui témoigne de l’importance des jumeaux numériques dans l’Internet des objets (IdO). La technologie s’est imposée avec l’avènement de l’IdO, en permettant d’intégrer au jumeau l’information de son double physique au moyen de données captées en temps réel.

Par exemple, le fabricant brésilien de tracteurs Stara utilise des jumeaux numériques de ses machines pour prévoir et prévenir activement les défaillances. Le fabricant américain Kaeser, lui, effectue une surveillance et une maintenance actives du matériel, et utilise la télémétrie, pour modifier le modèle de facturation de ses produits à air comprimé en fonction de leur utilisation réelle.

COMMENT ÇA MARCHE?

GE Digital, un des premiers utilisateurs de la technologie, a établi une hiérarchie des jumeaux numériques. Les plus courants sont : un élément (par exemple un rotor ou une ampoule), un bien (un ensemble d’éléments, par exemple une éolienne, un appareil d’imagerie par résonance magnétique), un système (un ensemble de biens, par exemple un avion) et un processus (par exemple une série d’activités ou d’opérations, comme un processus de fabrication – l’accent est davantage mis sur le processus que sur le matériel).

« En connaissant le contexte actuel et en prévoyant l’état futur d’un jumeau numérique, l’utilisateur peut surveiller, simuler et commander efficacement un bien ou un processus et en optimiser le cycle de vie, en ligne ou non », précise l’entreprise sur son site Web.

Avec un jumeau numérique, les techniciens n’ont plus à braver le climat nordique pour vérifier l’état d’une éolienne érigée dans un endroit éloigné. Ils peuvent examiner son jumeau numérique, dont l’instrumentation reproduit celle de l’appareil physique, analyser son rendement et prévoir quand il aura besoin d’un entretien ou d’un réglage.

Mais ces simulations ne se limitent pas aux objets. Elles peuvent aussi s’appliquer aux entreprises. PwC, par exemple, utilise des jumeaux numériques dans le cadre de ses activités de transformation pour cerner les facteurs qui entravent ou qui facilitent l’exécution d’une stratégie de transformation numérique. Le service IdO Azure Digital Twins, de Microsoft, va encore plus loin : il permet aux clients de créer des modèles de lieux physiques, comme un hôpital ou un stade, ainsi que de systèmes, comme un réseau électrique. Les clients peuvent modéliser des relations entre des personnes, des lieux et des appareils et disposer ainsi des données nécessaires pour améliorer les espaces et rehausser l’expérience humaine.

À part la surveillance et le contrôle, les jumeaux numériques peuvent servir à faire des analyses par simulation. Il est coûteux, et potentiellement destructeur, d’apporter une modification conceptuelle ou d’affiner le réglage d’une pièce de matériel pour voir si l’on peut en améliorer le rendement ou pour évaluer sa tolérance en situation non conforme. Mais on peut effectuer ces tests avec un jumeau numérique sans causer de dommages matériels.

PERSPECTIVES D’AVENIR

Cela dit, le potentiel des jumeaux numériques ne se réalisera pas sans certains changements. « Leur utilisation exigera un changement de culture, car les spécialistes de la maintenance d’éléments et de systèmes réels devront collaborer avec des scientifiques des données et des professionnels des TI, expliquait Gartner dans son évaluation des 10 principales technologies de 2017. Alliés à des représentations numériques d’installations et de lieux ainsi qu’à des personnes, des entreprises et des processus, les jumeaux numériques de biens physiques permettront d’obtenir une représentation numérique de plus en plus détaillée du monde réel à des fins de simulation, d’analyse et de contrôle. »

Les jumeaux numériques ne sont pas bon marché, ajoute M. Agnihotri, mais ils sont moins coûteux que des répliques physiques de matériel. « Je crois qu’ils changeront la donne dans l’avenir », conclut-il.

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