Industrie du Futur : le jumeau numérique

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Le 9 avril 2019, le Collectif des pôles de compétitivité de la Région Auvergne Rhône-Alpes pour l’industrie du Futur organisait, en partenariat avec ECAM Lyon et Tenerrdis, une journée sur le thème « Au-delà de la simulation : le jumeau numérique ».

Les participants ont pu partager leur expertise, s’informer sur cette innovation développée autour de l’Intelligence artificielle et, de façon générale, autour de la transformation digitale des entreprises.

Qu’est-ce que le jumeau numérique ?

Si l’on se réfère à la définition de l’agence PWC France, le jumeau numérique est « un modèle logiciel dynamique d’un processus, produit ou service ». Plus simplement, le jumeau numérique ou digital twin en anglais peut être vu comme la modélisation numérique d’un système réel.

Pour les entreprises et notamment celles dans le secteur de l’industrie, l’utilisation du jumeau numérique présente de nombreux intérêts, dans un contexte de plus en plus concurrentiel où les acteurs économiques doivent s’adapter toujours plus vite, anticiper les évolutions du marché tout en réduisant leurs coûts. Cette technologie offre, par exemple, de nombreuses possibilités pour améliorer la performance des produits et des systèmes industriels, pour surveiller et anticiper les différentes étapes de cycle de vie ou encore pour assurer la panification des activités d’une chaîne de production.

Une solution digitale pour toutes les entreprises ?

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Dans les feuilles de routes industrie du futur ou industrie 4.0, le terme de « jumeau numérique » apparaît en bonne place parmi les briques clés d’une transformation digitale réussie. Ce terme facilement compréhensible sémantiquement n’en demeure pas moins obscur quand on y regarde de plus près !

Certes, il s’agit d’un modèle dynamique d’une machine, d’un process voire d’une usine complète. Mais si l’on s’arrête là, il s’agit d’un modèle comme il en existe et comme on en utilise dans l’industrie depuis des décennies !
Le concept de jumeau numérique est plus systémique et donc plus ambitieux et suppose un couplage fort avec le réel ; il suppose en effet une dualité entre monde physique et monde virtuel.

Le modèle est étroitement lié au réel non seulement par le réalisme de la modélisation (multiéchelle, multiphysique, représentation 3D…) mais aussi et surtout par la mise à jour (le paramétrage) en quasi temps temps réel du modèle par des données terrain… Ce lien est maintenu tout au long du cycle de vie du produit ou système modélisé.

Difficile alors d’imaginer un jumeau numérique sans parler de réseau de capteurs, de collecte et analyse de données, d’internet des objets ou a minima de machine connectée, d’outil d’aide à la décision, de chaînage numérique avec les MES, PLM, ERP… et globalement d’intelligence artificielle.

Les applications possibles du jumeau numérique peuvent concerner :

  • la conception virtuelle des systèmes de production (cas du modèle pur en amont),
  • la formation « hors ligne » mais représentative en phase d’industrialisation
  • la gestion et le pilotage
  • la comparaison de scénarios en exploitation
  • la maintenance…

Réaliser, déployer un jumeau numérique peut donc représenter un réel enjeu pour les entreprises industrielles mais peut aussi représenter une tâche incroyablement complexe et laborieuse si les prérequis ne sont pas maîtrisés.

Un modèle « hors ligne » avec une physique irréprochable et un paramétrage pertinent donne dans beaucoup de cas de riches enseignements… Alors, le jumeau numérique doit-il être l’objectif pour tous et à tout prix ?

Une journée de tables-rondes sur le campus

Cette journée poursuivait plusieurs objectifs :  :

  • expliquer simplement et rationnellement le concept de jumeau numérique dans son
    entièreté.
  • lister et décrire les étapes indispensables à franchir pour atteindre l’ambition.
  • parcourir les retombées opérationnelles possibles et avérées de l’utilisation d’un jumeau numérique
  • considérer les apports déjà conséquents des étapes intermédiaires (simulation, réseau de
    capteurs, continuité numérique, data utile…)

Des experts sont venus partager leur expérience et livrer leurs conseils à travers une série de conférences :

  • De la simulation au jumeau numérique : quel changement de paradigme ? – Frédéric NOEL, GSCop
  • Modélisation des cellules de réduction d’aluminium : de la conception au contrôle du procédé – Robert CHAHINE, Rio Tinto
  • Le jumeau numérique dans l’industrie : quels usages ? CEA LETI plateforme photonique – Yoann SESTIER, Engie Axima
  • L’approche Hybrid TwinTM mise en place au sein du groupe ESI – Marc ROUSSET, ESI Group
  • Le jumeau numérique procédé au service de l’optimisation et du dégoulottage des usines d’aujourd’hui et du futur – Anthony Ruiz, INEVO
  • Jumeau numérique et innovation : un exemple concret dans le domaine de la production d’hydrogène – Pierre-Louis SCHMITT, PLS Fluid Dynamics
  • Aide à l’implémentation de jumeaux numériques : support à l’innovation de la Région Auvergne-Rhône-Alpes – ENE, Frédéric Bellotti et Alban Karnavos
  • La maquette 3D comme base du jumeau numérique – Stéphane HOPP, TPLM-3D
  • Le jumeau numérique du process de fabrication : Comment réussir à anticiper la prévision d’activité en fonction de mes capacités réelles ? – Julien Mallet, Inoprod
  • Développement d’un jumeau numérique sur la base de simulations 3D de mécanique des fluides – Edgar CORTEY, CFD-Numerics
  • SOSi : le jumeau numerique de l’équipement à la supply chain industrielle et logistique – Christophe LHOMME, Solystic
  • Réalité augmentée, réalité virtuelle, l’interface entre l’humain et le jumeau numérique – Alexander BOLTON, Nucleus VR