Des jumeaux numériques, on parle de clonage virtuel maintenant? Mais qu'est-ce qu'un jumeau numérique en fait?
Les avancées technologiques continuent d’avancer à un rythme effréné, ouvrant la voie à des concepts toujours plus innovants et transformateurs. Parmi ceux-ci, les "jumeaux numériques" émergent comme une révolution numérique prometteuse.
Qu’est-ce que c’est, comment ils fonctionnent, leur intérêt et leur mise en place, avec un focus sur des cas concrets en cours.
Digital Twin ou jumeaux numériques ...
Qu'est-ce qu'un jumeau numérique en quelques mots ?
Un jumeau numérique est une représentation virtuelle d'un objet, d'un système ou même d'un processus réel. Il s'agit essentiellement d'une copie digitale, alimentée par des données en temps réel provenant de l'entité qu'elle représente. Que ce soit un produit manufacturé, un bâtiment, ou même une ville entière, le jumeau numérique offre une reproduction virtuelle fidèle, permettant une surveillance constante et des analyses approfondies.
Comment fonctionnent-ils ?
Les jumeaux numériques fonctionnent grâce à une combinaison de technologies telles que l'Internet des Objets (IoT), l'intelligence artificielle (IA), et la modélisation 3D. Les capteurs intégrés dans les objets réels collectent des données en temps réel, qui sont ensuite transférées au jumeau numérique. L'IA analyse ces données, permettant au jumeau numérique de refléter avec précision l'état actuel de son homologue physique.
Les jumeaux numériques démarrent par la collecte de données provenant de capteurs intégrés aux objets réels qu'ils représentent. Ces capteurs recueillent des informations telles que les conditions environnementales, les performances, les mouvements, etc.
Ensuite, les données collectées sont ensuite transmises en temps réel au jumeau numérique, généralement via des technologies telles que l'Internet des Objets (IoT) ou des systèmes de communication dédiés.
Modélisation 3D Une fois les données reçues, le jumeau numérique utilise des techniques de modélisation 3D pour créer une représentation virtuelle précise de l'objet réel. Cette modélisation peut être complexe, allant de simples reproductions à des modèles hautement détaillés.
L'IA entre en jeu pour analyser les données du jumeau numérique. Cette analyse peut inclure la détection de tendances, la prévision des performances futures, la simulation de scénarios et même la prise de décisions basées sur des algorithmes intelligents.
Le jumeau numérique fournit une rétroaction en temps réel sur l'état de l'objet réel. Cette rétroaction peut être utilisée pour prendre des décisions informées, optimiser les performances, prévenir les pannes, et faciliter la planification à long terme.
Objectifs des Jumeaux Numériques :
L'un des principaux objectifs des jumeaux numériques est d'optimiser les performances des objets réels. Cela peut inclure l'amélioration de l'efficacité opérationnelle, la réduction des temps d'arrêt et l'optimisation des processus.
Prévention des Problèmes : En surveillant en temps réel et en analysant les données, les jumeaux numériques visent à prévenir les problèmes potentiels avant qu'ils ne deviennent critiques. Cela permet une maintenance prédictive et la réduction des coûts liés aux pannes imprévues.
Les jumeaux numériques sont aussi utilisés pour simuler divers scénarios, permettant aux entreprises de tester des modifications potentielles, d'anticiper les conséquences et d'ajuster les stratégies en conséquence.
Et ça dit quoi au niveau des coûts? En optimisant les opérations, en prévenant les pannes et en facilitant la planification, les jumeaux numériques contribuent à la réduction des coûts opérationnels et de maintenance.
En fournissant une représentation virtuelle précise de la réalité, les jumeaux numériques améliorent la prise de décision en permettant aux acteurs concernés d'avoir une vision complète et actualisée de la situation.
Ils favorisent également l'innovation continue en offrant un terrain virtuel pour tester de nouvelles idées, concepts et technologies, sans risquer d'impacts négatifs sur le monde réel.
L'intérêt des Jumeaux Numériques pour résumer ?
L'intérêt des jumeaux numériques réside dans leur capacité à améliorer la prise de décision, l'efficacité opérationnelle et la prévention des problèmes potentiels. En surveillant en temps réel, les entreprises peuvent anticiper les défaillances, optimiser les performances, et réduire les coûts de maintenance. Cela s'applique à divers secteurs tels que la fabrication, la logistique, la santé, et même l'urbanisme.
Quel est le lien avec la VR et l’immersive Learning ?
Les jumeaux numériques partagent une affinité naturelle avec la réalité virtuelle (VR) et l'apprentissage immersif, créant un pont entre le monde virtuel et le monde réel. La VR offre une plateforme immersive qui permet aux utilisateurs d'interagir directement avec les jumeaux numériques, rendant l'expérience plus visuelle, interactive et engageante.
En combinant les jumeaux numériques avec la VR, les professionnels peuvent entrer virtuellement dans des environnements simulés qui reproduisent fidèlement des situations réelles. Par exemple, dans le domaine de la formation en santé, les chirurgiens peuvent pratiquer des procédures complexes dans un environnement virtuel basé sur des jumeaux numériques anatomiques.
L'apprentissage immersif associé aux jumeaux numériques permet une formation plus interactive. Les utilisateurs peuvent manipuler virtuellement des objets, simuler des processus et recevoir des retours en temps réel, renforçant ainsi l'apprentissage pratique.
Les professionnels peuvent utiliser la VR pour naviguer virtuellement à travers des jumeaux numériques, observant ainsi les opérations et les processus de manière immersive. Cela facilite la compréhension des systèmes complexes et permet d'identifier des moyens d'optimiser les performances.
La combinaison de jumeaux numériques et de VR facilite également la collaboration à distance. Des équipes dispersées géographiquement peuvent se connecter virtuellement à des jumeaux numériques partagés, favorisant ainsi la collaboration en temps réel pour des projets complexes.
La VR offre une expérience d'apprentissage personnalisée en permettant aux apprenants d'explorer les jumeaux numériques à leur propre rythme. Cela favorise une meilleure compréhension des concepts complexes et stimule l'engagement. L'intégration des jumeaux numériques avec la VR et l'apprentissage immersif ouvre de nouvelles perspectives d'exploration, d'apprentissage et d'innovation. Cette synergie crée un environnement où la frontière entre le virtuel et le réel s'estompe, ouvrant la voie à des applications novatrices dans la formation, la simulation et la compréhension approfondie des systèmes complexes.
Des exemples de Jumeaux Numériques ?
En Europe, l'adoption des jumeaux numériques est en plein essor. Des entreprises manufacturières aux services publics, de nombreuses entités explorent les avantages des jumeaux numériques.
En France, la Direction Nationale des Usages du Numérique travaille en partenariat avec l’ENSAM, le CESI et le CEA sur un projet innovant de développement et d’utilisation de jumeaux numériques dans le cadre de la formation des ingénieurs : le projet JENII (Jumeaux d’Enseignements Numériques Immersifs et Interactifs).
Ce projet, mené par le CNAM, permet aux chercheurs et apprenants d’expérimenter et de se former en présentiel et à distance, dans leur domaine, à travers des expériences immersives (réalité virtuelle).
L’équipe pédagogique Chimie-pharma et Agroalimentaire du Cnam est la première à avoir ouvert la voie aux jumeaux numériques et est actuellement suivi de près par les domaines de l’automobile , aéronautique et du nucléaire.
D'autres exemples 👇
Industrie Aérospatiale
Simulation de Vol : Les jumeaux numériques sont utilisés pour créer des modèles virtuels d'aéronefs, permettant aux ingénieurs de simuler des vols, d'analyser les performances en temps réel, et d'optimiser les designs.
Maintenance Prédictive : Dans la maintenance aérospatiale, les jumeaux numériques aident à prédire les défaillances potentielles des composants, permettant une planification proactive des opérations de maintenance et minimisant les temps d'arrêt.
Fabrication Industrielle
Optimisation des Chaînes de Production : Les jumeaux numériques sont utilisés pour créer des répliques virtuelles d'usines, permettant aux gestionnaires de simuler et d'optimiser les processus de production pour maximiser l'efficacité.
Contrôle Qualité : Les jumeaux numériques sont employés pour comparer les produits réels avec leurs modèles virtuels, facilitant la détection précoce de défauts et garantissant des normes de qualité élevées.
Santé
Chirurgie Assistée : En médecine, les jumeaux numériques sont utilisés pour créer des modèles précis d'organes ou de parties du corps, permettant aux chirurgiens de simuler des procédures complexes avant de les effectuer réellement.
Suivi des Patients : Les jumeaux numériques facilitent le suivi en temps réel des patients, permettant aux professionnels de la santé de prendre des décisions basées sur des données précises et actualisées.
Énergie
Gestion des Réseaux Électriques : Les jumeaux numériques peuvent modéliser les réseaux électriques, permettant une gestion intelligente de la distribution d'énergie, l'identification rapide des pannes et l'intégration efficace des énergies renouvelables.
Maintenance d'Installations : Dans le domaine de l'énergie, les jumeaux numériques sont utilisés pour la surveillance en temps réel des installations, permettant une maintenance prédictive et la maximisation de la durée de vie des équipements.
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