Jumeaux Numériques, ou comment façonner la réalité

Ce serait génial de pouvoir anticiper ou même éviter tout ce qui était sur le point de se passer, n'est-ce pas ? Eh bien, c'est ce que promettent (et, de plus en plus, tiennent) les digital twins ou jumeaux numériques; un domaine vibrant et innovant de développement technologique – et considéré comme un exemple des tendances actuelles d'hyper-automatisation des processus – dont le marché mondial, selon Gartner, pourrait générer 183 milliards de dollars d'ici 2031.

Une copie prévisible de la réalité

Les jumeaux numériques sont, essentiellement, des écosystèmes virtuels (il serait plutôt juste de dire des copies) qui permettent de simuler le comportement d'objets ou de processus dans le monde physique ou réel. Un jumeau numérique est un système conçu et programmé de telle sorte que, s'il reçoit les mêmes entrées et dans des conditions théoriquement similaires (nous parlons de données avec des magnitudes exactement connues) que l'objet ou le processus physique dont il est le jumeau, il produirait les mêmes sorties que celui-ci, de sorte que nous pourrions prédire avec une précision raisonnable quel serait son comportement dans un monde réel.

Ainsi, nous pourrions anticiper le comportement d'une turbine à gaz si une température ou une pression est modifiée, d'un aéronef si les schémas d'action des commandants sont changés, d'un système d'armes face aux changements climatiques... ou de cœurs ou de poumons humains; même de patients complets face à l'agression d'un scalpel ou d'un microorganisme.

Les jumeaux numériques sont créés grâce à des algorithmes alimentés par des données de capteurs connectés - comme il ne pouvait en être autrement - au modèle original, et de cette manière, ils deviennent capables de prédire leur état et fonctionnement face à tout changement qu'ils pourraient subir dans la vie réelle. Ainsi, un jumeau numérique pourrait faire face pour nous à toutes sortes de situations-copie du comportement du monde physique - des centaines ou des milliers de fois - avant de devoir atterrir dans celui-ci, de sorte qu'il ne nous reste jamais un détail non résolu (ou un risque à courir) lors de la mise en production d'un processus chimique, de la mise en vol d'un aéronef, ou même de l'essai d'un nouveau traitement médical.

Économiser de l'argent et des risques dans mille scénarios d'utilisation

Il est évident que lorsqu'il s'agit de tester les limites physiques (souvent dangereuses) d'un nouveau système de production d'énergie, de déterminer quelle serait l'efficacité d'une machine coûteuse avant de commencer à la construire et à la commercialiser, ou bien d'essayer d'obtenir des réponses anticipées sur la manière dont un type de patient donné réagirait à un traitement expérimental avant les essais cliniques, les jumeaux numériques peuvent faire gagner du temps et des ressources, soutenir la prise ou le rejet d'options coûteuses et, bien sûr, atténuer les risques avant de passer au monde réel (que ce soit l'usine, le réseau énergétique ou le patient).

Mais ce type de systèmes ne peut pas seulement être conçu comme un outil nécessairement lié à l'introduction de nouveaux produits, machines ou processus. La maintenance des systèmes industriels d'aujourd'hui est suffisamment complexe et coûteuse pour que de nombreux responsables des opérations industrielles commencent à s'y intéresser afin de réduire les coûts et les frictions.

Les jumeaux numériques, de cette manière, peuvent être un moyen extrêmement efficace pour surveiller les machines et rendre leur maintenance prédictive plus efficiente, grâce au fait que nous pouvons soumettre le jumeau en question à toutes sortes de mauvais traitements jusqu'à identifier quel sera son point de défaillance et anticiper des pannes coûteuses – ou, comme nous le disions auparavant, dangereuses.

Imaginons par exemple le cas d'un réacteur nucléaire soumis à des limites de sécurité strictes lors de la planification des arrêts ou de la modification des paramètres de gestion du combustible, du refroidissement, de la disposition des matériaux de contrôle de la fission ou de la configuration des éléments de sécurité, pour ne citer que quelques exemples.

Mais encore, le jumeau numérique peut être une plateforme de collaboration et d'interconnexion entre les équipes travaillant ensemble au développement de systèmes complexes, fournissant un cadre dans lequel les données d'entrée et les informations sur leur comportement sont partagées avant de devenir réalité, réduisant ainsi les délais et éliminant les erreurs. Il peut également nous servir de moyen pour définir les agencements des usines industrielles, car il nous permettrait d'étudier les mouvements des personnes et des actifs et de prédire comment un changement dans la disposition d'une installation pourrait modifier les conditions d'efficacité, de confort ou de sécurité des opérateurs, par exemple.

Données, données et données

Il est évident que les technologies autour des jumeaux numériques vont devenir de plus en plus un vecteur d'innovation incontestable, car elles permettront aux organisations de développer – à des coûts et dans des délais de plus en plus réduits – des processus ou des solutions innovantes qu'il serait probablement coûteux et risqué de tester sur place.

Mais il reste encore beaucoup à faire pour que les jumeaux numériques soient capables d'offrir des solutions complètes – c'est-à-dire complètement prévisibles –, en commençant par le fait que dans de nombreuses organisations, il existe encore un grand déficit de données indispensables pour alimenter leurs modèles de comportement – IoT, capteurs, etc. – et ainsi pouvoir anticiper numériquement la réalité avec une fiabilité minimale. En effet, comme dans presque tous les aspects de la transformation numérique, ici aussi la qualité de l'information finit par être le grand limitateur et aussi le grand défi.