Le jumeau numérique, facteur d’optimisation du cycle de vie des produits

De la conception à l’utilisation, le numérique permet de suivre l’ensemble du cycle de vie d’un produit. Mais aussi de transformer la relation entre le fournisseur et ses clients, en proposant des innovations comme le Product as a Service.

Le jumeau numérique est une réplique numérique d’un objet, processus ou système. Alimenté en temps réel par des données venant de son jumeau physique, le jumeau numérique permet de disposer d’informations clés sur le dispositif ou service simulé. L’apport de techniques de Machine Learning ouvre même les portes du prédictif.

De la simulation classique au jumeau numérique

L’utilisation de la simulation numérique et de modèles 3D n’est pas nouvelle, mais cet usage était auparavant limité aux bureaux d’études.

« Le jumeau numérique existe dans l’ingénierie depuis une bonne vingtaine d’années », confirme Denis Goudstikker, en charge du Business Development du PLM et du SLM chez Siemens Digital Industries Software. « Dans l’industrie automobile, la simulation numérique a permis de raccourcir le temps de mise sur le marché d’un nouveau véhicule. Il y a trente ans, on jetait 100 véhicules contre un mur pour pouvoir assurer un certain niveau de sécurité. Il y a vingt ans, on n’en jetait plus que 5, après en avoir jeté 5000 dans un autre mur… virtuel. » Une avancée qui s’est traduite par un meilleur niveau de sécurité et une accélération du processus de conception des voitures.

Avec le jumeau numérique, les barrières sont éliminées entre l’ingénierie, la production et la maintenance. Et même au-delà, puisque cette continuité numérique peut se prolonger hors des murs de l’entreprise.

« Le constructeur nous fournit des définitions numériques de son produit », témoigne Eric Miralles, CIO de SNOP, équipementier automobile de premier plan. « À partir de cette définition, nous fabriquons les outils qui vont nous permettre d’emboutir les tôles suivant ce cahier des charges. Il faut pour cela que la chaîne allant de la conception à la production soit numérisée. La modélisation numérique de l’ensemble de la chaîne permet d’avoir une maîtrise globale des processus. »

Le jumeau numérique offre également des opportunités après la phase de fabrication.

« Si le jumeau numérique est né dans le milieu industriel, la capacité de connecter de façon massive des objets distribués aux clients, au travers de l’IoT, permet de développer de nouveaux services, mais aussi de redéfinir la relation entre client et fournisseur », analyse Luca Ammassari, Group Deputy Chief Information Officer in charge of Applications chez Engie.

Quels usages clés pour les jumeaux numériques ?

De la conception d’un produit à son utilisation, en passant par la production, le jumeau numérique permet de suivre l’ensemble du cycle de vie d’un produit. Mais également de réduire le time to market de nouvelles offres, la simulation numérique permettant d’accélérer la conception, le test et l’industrialisation des produits.

« Le jumeau numérique permet de répondre à des enjeux économiques et de recherche d’efficacité dans la production, analyse Eric Miralles. Sa mise en place nécessite toutefois une transformation numérique, mais aussi une transformation des organisations et des hommes. Il faut savoir saisir cette nouvelle opportunité par étapes et accompagner les équipes dans ce changement. »

« Le jumeau numérique est également important pour identifier et comprendre le comportement du matériel, poursuit Denis Goudstikker. Et ainsi optimiser son design et sa maintenance. Analyser le comportement acoustique d’une turbine permet par exemple de détecter tout changement dans son fonctionnement. Des modèles prédictifs vont alors déterminer si et quand elle tombera en panne. »

Les usages dans le secteur de la maintenance commencent à devenir communs, « mais il y a une chose à laquelle on s’attendait moins : le packaging d’objets et de services, explique Luca Ammassari. Le constructeur d’une turbine va proposer avec son équipement des services prédictifs basés sur l’utilisation d’un jumeau numérique. Il va s’appuyer sur les informations issues de turbines installées dans le monde entier qui seront comparées en temps réel au comportement de votre turbine, pour vous donner des probabilités de défaillance ou de perte de performance. »

Oser le passage au jumeau numérique

Construire le jumeau numérique de l’ensemble d’une ligne de production n’est pas toujours possible. Certains équipements anciens, amortis sur des dizaines d’années, ne sont en effet pas équipés de capteurs et ne peuvent parfois pas l’être.

La bonne pratique consiste à avancer par étapes, sur des projets ciblés, au fort ROI. « Il faut mener ses projets selon une approche agile, par petits pas et construire ainsi progressivement de la compétence en interne, explique Luca Ammassari. Certains projets auront des résultats décevants, mais cela ne doit pas remettre en cause la démarche. »

Difficile de savoir de quoi demain sera fait en matière d’innovation, constate Luca Ammassari, « c’est pourquoi notre objectif est d’accompagner les entreprises en leur fournissant des fondations capables d’intégrer ces innovations. Notre but n’est pas de proposer des offres clé en mains, mais une plate-forme permettant de sortir de la supply chain classique pour créer un nouvel écosystème. »

Une logique de partenaires qui est essentielle pour Eric Miralles. « C’est cet assemblage de partenaires qui nous permettra de digitaliser l’ensemble de notre supply chain », confirme-t-il. Et de conclure : « La crise que nous traversons aujourd’hui est un accélérateur et il y a beaucoup d’opportunités, très positives, qui nous permettent d’accéder à ces innovations. »