En se concentrant sur les applications industrielles et la gestion des ressources, les jumeaux numériques libèrent tout le potentiel de la réalité augmentée, mixte ou virtuelle, de l'appairage du cloud, de l'intelligence artificielle et de l'informatique en périphérie.
Ces dernières années, un certain nombre de cabinets de recherche et de leaders du secteur ont vu dans les jumeaux numériques l'une des trois tendances de l'IoT industriel sur lesquels les fabricants gagneraient à se pencher. Le concept de jumeaux numériques est déjà bien établi, mais les technologies nécessaires à son adoption plus large ne commencent à se déployer que maintenant. C'est notamment le cas d'un langage commun pour décrire le monde construit d'une façon facile à modéliser.
Qu'est-ce qu'un jumeau numérique ?
Les jumeaux numériques sont des représentations virtuelles physiquement exactes de ressources, d'environnements ou de processus créées par l'intelligence artificielle et parfaitement synchronisées avec le monde réel. Ils permettent aux entreprises de réaliser des expériences en plaçant leurs environnements de production dans des situations hypothétiques sans provoquer de perturbations. Par exemple, des données enregistrées concernant l'équipement d'un atelier d'usine peuvent prédire pourquoi et comment cet équipement risquera de tomber en panne. De même, les données enregistrées par des capteurs et des appareils IoT dans un entrepôt peuvent aider l'équipe de la chaîne logistique à gérer de futurs coûts de stocks.
Une simulation sur des jumeaux numériques peut accélérer la recherche et permettre d'économiser de l'argent et de ressources
Les compagnies d'électricité et d'autres acteurs des énergies renouvelables utilisent déjà des jumeaux numériques pour simuler l'efficacité de panneaux solaires et d'éoliennes. Par exemple, grâce à la combinaison de données d'historique provenant de stations météo et d'une intelligence artificielle travaillant dans le cloud, de nouveaux modèles numériques permettent aux ingénieurs de déterminer la position optimale des éoliennes dans un vaste parc pour obtenir le meilleur rendement et augmenter la production électrique.
En utilisant un jumeau numérique, les développeurs peuvent savoir comment un parc d'éoliennes se comportera avant de le construire. Ils peuvent aussi utiliser les données recueillies sur des éoliennes existantes pour modéliser de futurs modèles, réaliser des configurations de turbines différentes et fabriquer l'éolienne qui correspondra le mieux à l'emplacement réel du parc.
Les jumeaux numériques aident à gérer des bâtiments et des campus entiers
La Brookfield One Manhattan West (OMW) est une tour de bureaux dernier cri de 200 000 mètres carrés dans l'ouest de Manhattan, à New York. Avant sa construction, Brookfield a imaginé un bâtiment doté de propriétés numériques. La société souhaitait en particulier utiliser une technologie de jumeaux numériques pour créer un modèle virtuel du bâtiment directement connecté à l'infrastructure.
En concevant dès le départ une tour équipée de milliers de capteurs et de passerelles, Brookfield a fait en sorte que toutes les ressources du bâtiment soient connectées et transmettent des données en toute fluidité au centre de gestion. Toutes les données recueillies sont ensuite agrégées et transmises au cloud pour être analysées.
Les opérateurs de l'OMW peuvent immédiatement détecter les problèmes potentiels et agir rapidement à l'aide du jumeau numérique, mais aussi en exploitant des capacités de réalité augmentée. Par exemple, si un ascenseur ne fonctionne pas correctement, un technicien peut le désactiver directement depuis la réplique numérique et envoyer une équipe de réparation régler le problème. Il peut aussi visualiser les données provenant des capteurs en temps réel pour déterminer si un composant important risque de tomber en panne et le remplacer avant que cela ne se produise, travaillant ainsi en maintenance préventive.
Les gestionnaires de bâtiments et les compagnies d'électricité peuvent en outre utiliser le jumeau numérique pour déterminer et simuler une utilisation optimale des systèmes HVAC. En analysant les données captés par les thermostats et en créant une simulation virtuelle, ils peuvent essayer divers réglages d'intensité de différentes unités de façon à apporter le plus grand confort aux résidents et aux utilisateurs tout en optimisant la consommation énergétique. Les capteurs peuvent aussi indiquer l'utilisation des pièces et des espaces en temps réel et ajuster la température et l'humidité en conséquence.
Le même concept peut être appliqué à plusieurs bâtiments d'une même zone pour créer une solution de ville intelligente.
« À présent, quand nous commençons à étudier la valeur que les jumeaux numériques peuvent apporter en phase opérationnelle (au locataire, au visiteur, à l'utilisateur ou à l'opérateur qui se trouve dans le bâtiment), nous commençons à regarder la plateforme au niveau des jumeaux, ce qui revient à agréger des données, puis à appliquer à l'environnement construit ces cas d'utilisation de PropTech (ou technologie immobilière), qui sont porteurs d'une nouvelle valeur ajoutée », explique Elisa Rönkä, responsable des ventes de SaaS pour bâtiments numériques à l'international chez Siemens.
Omniverse, la solution de jumeaux numériques pour les applications industrielles
Selon NVIDIA, avec le déploiement de NVIDIA Omniverse™ Enterprise sur NVIDIA® OVX™, les entreprises utilisent l'intelligence artificielle pour développer des simulations virtuelles physiquement exactes et parfaitement synchronisées avec le monde réel.
Amazon Robotics, la branche de recherche en automatisation d'Amazon, possède plus d'un demi-million de robots mobiles motorisés au service de la logistique des entrepôts. La plupart de ces robots sont des modules qui se déplacent dans l'entrepôt pour retirer des produits des étagères et les livrer aux postes de préparation ou pour déplacer des sites entiers.
À présent, Amazon Robotics crée des jumeaux numériques par intelligence artificielle pour ses entrepôts dans NVIDIA Omniverse Enterprise afin d'optimiser la conception des entrepôts et les flux, de former des assistants robotisés plus intelligents et d'augmenter la productivité globale.
Ericsson, le leader des infrastructures cellulaires, utilise maintenant des jumeaux numériques pour tester et optimiser le déploiement de nouveaux réseaux 5G. L'entreprise crée des représentations virtuelles de villes à l'aide de NVIDIA Omniverse Enterprise pour simuler le meilleur placement de nouvelles cellules et fournir une couverture 5G optimale. La fonction de lancer de rayon en temps réel de NVIDIA accélérée par RTX permet aux chercheurs de voir en temps réel des représentations précises de la qualité du signal en chaque point de la ville.
Ce ne sont là que quelques exemples des possibilités d'utilisation potentielle des jumeaux numériques dans différents secteurs. À l'heure actuelle, cette technologie sert à tester et à former des machines autonomes, à valider des véhicules sans chauffeur, à simuler des scénarios climatiques critiques, à réaliser des recherches sur le climat ou à dispenser des formations médicales avancées et à transformer le secteur de la fabrication.
La réalité augmentée et les jumeaux numériques changent les façons de travailler
Grâce à l'utilisation de casques de réalité augmentée et de simulations numériques, de nombreux secteurs changent la façon dont les techniciens, les opérateurs d'usine, les soignants et d'autres professionnels accomplissent leurs tâches quotidiennes.
De nos jours, la réalité augmentée permet aux ingénieurs d'exécuter des opérations complexes depuis des sites distants pendant qu'un agent de service local les effectue en temps réel sur la ressource physique. L'ingénieur peut voir ce que fait l'intervenant local et utilise un jumeau numérique pour lui fournir des instructions précises grâce auxquelles celui-ci peut exécuter les différentes étapes de la procédure.
Dans certains hôpitaux, des opérations chirurgicales sont désormais exécutées à distance à l'aide de caméras et de capteurs haute définition. Les médecins distants peuvent piloter l'équipe chirurgicale locale ou utiliser des bras robotisés pour accomplir des procédures complexes.
En utilisant l'intelligence artificielle, la réalité augmentée et les jumeaux numériques, les opérateurs de flotte optimisent maintenant des itinéraires de fret, ce qui leur fait gagner du temps et économiser un carburant coûteux.
Les jumeaux numériques commencent tout juste à révolutionner des secteurs entiers, et le meilleur reste à venir
Il y a 60 ans, la NASA créait l'une des premières versions d'un jumeau numérique pour simuler le module d'alunissage. Les ingénieurs qui ont travaillé sur ce projet, et dont certains vivent encore, seront émerveillés par les possibilités qu'offrent les technologies d'aujourd'hui.
Les jumeaux numériques commencent tout juste à faire leur apparition dans un grand nombre d'autres secteurs sous l'impulsion de la transformation numérique, du Big Data et des technologies de simulation. Dans les prochaines années, c'est dans de nombreux domaines de nos vies quotidiennes que nous verrons tout ce que peut offrir l'application de la simulation en temps réel, de la visualisation, de la réalité augmentée ou mixte et de la puissance du cloud.
Aujourd'hui plus que jamais, nous avons besoin de technologies telles que les jumeaux numériques pour nous aider à limiter les rejets de gaz carbonique et à optimiser nos opérations afin de réduire nos déchets et d'ouvrir la voie à un futur plus durable.
