Comprendre la technologie des jumeaux numériques

Imaginez que vous avez accepté une commande payante, mais imprévue, d’un client important sans tenir compte de la pénurie de matières premières qui touche un fournisseur essentiel, ou que vous ne saviez pas que votre directeur de la production ne serait pas en mesure de mener à bien cette commande avec un préavis si court. Vous avez peut-être oublié que votre autre véhicule de livraison n’est pas disponible à l’heure actuelle. Et si vous n’aviez pas anticipé qu’une machine aurait des problèmes?

Imaginez la perte d’argent, de réputation et plus important encore : la perte d’un précieux client.

Ces exemples ne sont pas inhabituels et certaines entreprises ont perdu des millions de dollars dans de telles situations. Heureusement, nous disposons maintenant d’une solution qui peut éliminer de tels incidents : le jumeau numérique de processus.

Qu’est-ce qu’un jumeau numérique? Le terme (défini comme étant la représentation virtuelle d’un produit physique) est bien connu. Il a été inventé il y a près de deux décennies et a connu différents niveaux d’adoption : de la supervision à distance d’un actif dans une usine de fabrication pour analyser son utilisation ou son rendement énergétique, au soutien de chirurgiens pour déterminer la meilleure procédure chirurgicale dans un cas complexe afin de garantir les meilleurs résultats. Cependant, ce sont les avancées récentes de l’Internet des objets (IdO) qui permettent désormais au jumeau numérique de changer la donne. Le marché est prêt à connaître son adoption « physique » à grande échelle très bientôt. Au moment même d’écrire ces mots, je mets au point plusieurs projets pilotes qui aideront les clients à découvrir le potentiel de cette technologie.

Bien que le jumeau numérique ait été adopté pour des appareils ou de produits précis, les avantages réels seront révélés lorsque nous serons en mesure de l’adapter et de l’organiser pour l’ensemble du cycle de vie des pièces physiques, des produits, des systèmes, des entreprises et des procédés. Voilà pourquoi nous parlons de « jumeau numérique de processus ». Voici un exemple de son application dans une usine de fabrication :

• Pièces : L’adoption du jumeau numérique pour les pièces individuelles peut contribuer à l’amélioration de leur conception et de leur entretien anticipé.


• Produits : Son adoption entre plusieurs produits peut améliorer leur ingénierie, leur utilisation et leur entretien anticipé.


• Systèmes : Son application dans des systèmes limités peut créer une ingénierie basée sur les modèles en plus de permettre d’analyser et d’améliorer l’utilisation et l’entretien anticipé d’un système fermé.


• Entreprise : Son exécution dans une entreprise peut améliorer les opérations et le soutien de gestion. Certains parlent de l’industrie 4.0.


• Procédés : L’étendre à un procédé même peut donner lieu à un écosystème réellement connecté et optimiser les résultats. Bienvenue dans l’industrie 5.0!

Nous mettons actuellement sur pied un projet pilote de jumeau numérique de processus pour un client fabricant qui permettra de produire précisément les résultats qu’il recherche, sans perdre temps ou argent, ce qui garantit sa satisfaction. Le client aura accès à un environnement simulé, qui contient l’ensemble des appareils, des infrastructures, des applications et des procédés, où il pourra calibrer, recalibrer et modifier chacun des éléments du processus (tels que la disponibilité ou la variabilité des composants, le temps disponible et le temps d’arrêt des machines, le nombre d’employés requis ou l’incertitude du transport) relativement à un résultat précis avant de commencer la production.

Figure 1 : Le côté droit du diagramme indique les composants qui alimentent le jumeau numérique de processus tandis que le côté gauche illustre comment les processus se connectent à l’écosystème, grâce au nuage, pour réaliser le jumeau numérique de processus.

Les coulisses du jumeau numérique de processus

Vu un tel potentiel, que faut-il pour mettre sur pied un système pareil? Le premier principe, applicable à tout écosystème de l’IdO, est le contexte. Par exemple, l’augmentation de la production de pilules garantie par un établissement pharmaceutique en période d’épidémie potentielle sera très différente de l’augmentation de production destinée à la gestion générale des stocks. Un jumeau numérique de processus bien conçu tient compte autant de l’aspect des procédés ou de l’ingénierie que du contexte industriel.

Figure 2 : Architecture de conception et les composants d’un jumeau numérique de processus

Pour assurer la réussite dans un écosystème de jumeau numérique de processus, le système doit posséder les caractéristiques suivantes :

• Modularité – L’écosystème connecté comporte plusieurs fonctions logiques discrètes qui doivent être interconnectées par un ensemble d’interfaces bien définies. Cela donne lieu à des composants modulaires qui peuvent augmenter la productivité en participant à plus d’un procédé.


• Connectivité – Une exigence essentielle du jumeau numérique de processus est la connectivité à l’IdO des fonctions logiques et de l’écosystème partenaire visant à augmenter le contrôle, l’automatisation et les renseignements exploitables. Un environnement connecté nécessite une communication bidirectionnelle afin de pouvoir s’adapter aux nouveaux besoins de l’entreprise connectée.


• Autonomie – Pour mettre sur pied un système simple et évolutif tout en atteignant une fonctionnalité complexe, chaque système logique devrait fonctionner de façon autonome et collaborer avec d’autres systèmes pour accroître la valeur.


• Ouverture – Pour réaliser un écosystème connecté et interopérable, vous avez besoin de formats de données ouverts et de la capacité à découvrir des points de données. Les systèmes logiques autonomes exposent davantage ces points de données à l’aide d’une interface utilisateur uniforme et permettent aux autres systèmes de récupérer les données pour passer à l’action.


• Caractère contextuel – L’intelligence artificielle contextuelle permet l’exploration de données à l’échelle de la chaîne de procédés et d’en tirer des renseignements exploitables dans le contexte actuel. C’est important puisqu’elle permet de prendre de mesures de haut niveau afin d’améliorer les activités et les résultats, ce qui représente une fonctionnalité clé du jumeau numérique de processus.


• Sécurité – La capacité à sécuriser les systèmes connectés de bout en bout est l’un des aspects fondamentaux de l’écosystème connecté. La conception axée sur la sécurité est essentielle aux jumeaux numériques de processus : elle permet de prévenir les actions malveillantes en les détectant et potentiellement en les contrecarrant avant leur exécution.

Figure 3 : Exemple de la façon dont une usine connectée peut indiquer à l’utilisateur, avec la plus grande exactitude, le temps que prendra la commande en fonction des données en temps réel qui proviennent des appareils

Le jumeau numérique de processus permet d’unir l’innovation des processus opérationnels et l’innovation technologique pour créer un environnement humain-machine en mesure de libérer une véritable valeur qui permet d’offrir une transformation sans précédent de votre entreprise. Vous serez alors en mesure d’aller de l’avant en toute confiance pour faire croître l’entreprise, améliorer l’expérience client, augmenter la qualité des produits et bonifier la rentabilité.