Aujourd’hui, cette technologie a dépassé le seul domaine de la fabrication et s’applique désormais à l'Internet des objets, à l'intelligence artificielle et à l'analyse des données, trois domaines de plus en plus interconnectés et interdépendants. Les « objets » sont devenus plus complexes et leurs fonctionnalités dépendent de la capacité de produire des données. Grâce aux jumeaux numériques, les scientifiques et autres professionnels de l’IT peuvent optimiser leurs déploiements pour offrir une efficacité maximale et peuvent également créer d'autres scénarios de simulation.

Qu'est-ce qu'un jumeau numérique ?

À l’origine, un jumeau numérique est une représentation digitale d'un objet ou d'un système physique. Mais la technologie a été étendue pour inclure des objets plus grands comme les bâtiments, les usines et même les villes. Selon certains, les individus et les processus peuvent également avoir des jumeaux numériques, ce qui élargit encore le concept.

Quelles sont les applications de la technologie ?

Les jumeaux numériques peuvent être utilisés dans les secteurs de la fabrication, de l'énergie, des transports et de la construction. La technologie peut servir à concevoir et à tester des éléments complexes et de grande taille comme les moteurs d'avion, les trains, les plates-formes offshores et les turbines avant leur mise en production physique. Les jumeaux numériques pourraient également être utilisés pour faciliter les opérations de maintenance. Par exemple, les techniciens pourraient utiliser un jumeau numérique pour vérifier qu'une pièce destinée un équipement fonctionne avant d’entreprendre la réparation sur le jumeau physique.

Un rôle prépondérant dans l’IoT

Les scénarios de jumelage numérique peuvent s’appliquer à des objets plus petits et moins complexes et notamment aux capteurs IoT, dont le nombre ne fait que croître. C’est donc un gros avantage pour les entreprises. Dans un article paru en février 2018 sur le site Network World, l’expert en IoT industriel Dave McCarthy citait « 5 raisons pour lesquelles les digital twins sont importants pour le déploiement IoT », en particulier la possibilité d'utiliser des jumeaux numériques pour prédire différents résultats basés sur des données variables. Ce scénario ressemble beaucoup aux tests de simulation numérique que l’on voit dans les films de science-fiction pour valider un scénario possible. Avec des logiciels et des analyses de données supplémentaires, les jumeaux numériques permettent souvent d’optimiser le déploiement IoT pour atteindre une efficacité maximale.

Ils peuvent également aider les concepteurs à savoir où placer les objets ou voir comment ils se comportent virtuellement avant de les déployer physiquement. Plus le jumeau numérique est fidèle à son objet physique, plus la probabilité d’optimiser son usage est grande. Et ce n’est pas le seul avantage. Dans un article paru sur le site de Network World en 2017, le contributeur Dean Hamilton affirmait que la technologie des jumeaux numériques allait transformer le secteur de la fabrication. « Plus l’instrumentation d’un appareil est précise, plus la représentation de son rendement réel par son jumeau numérique sera exacte, et meilleure seront l’analyse et la simulation de son rendement futur », avait écrit le contributeur.

Le besoin de compétences supplémentaires

Cependant, des compétences supplémentaires, par exemple, une expertise en apprentissage machine, en intelligence artificielle, en analyse prédictive et d'autres compétences en sciences des données peuvent devenir nécessaires pour créer des jumeaux numériques dont la conception demande une grosse quantité de données. Gartner alerte sur le fait que les jumeaux numériques ne sont pas toujours nécessaires et peuvent inutilement augmenter la complexité. « Les jumeaux numériques représentent un risque de surenchère technologique quand il s’agit de résoudre un problème métier particulier. Des préoccupations existent aussi pour ce qui est des coûts, de la sécurité, de la protection de la vie privée et de l'intégration ». De grandes entreprises comme Microsoft, Oracle et General Electric proposent des technologies de jumeaux numériques aux entreprises qui veulent créer et déployer des jumeaux numériques dans leurs propres environnements IoT.

Jumeaux numériques vs. Jumeaux prédictifs

Dans un article paru en novembre 2017 sur le site de Network World, le contributeur Deepak Puri s’était intéressé à un outil proposé par Oracle offrant les fonctions de jumeau numérique et de jumeau prédictif. Celui-ci expliquait que le jumeau numérique « peut inclure une description des appareils, un rendu 3D et des détails sur tous les capteurs de l'appareil. Il génère en continu des relevés de capteurs qui simulent des options de vie réelle ». Le jumeau prédictif « modélise l'état futur et le comportement de l'appareil », avait également écrit Deepak Puri. « Cette modélisation est basée sur les données historiques d'autres appareils.

Elle peut simuler des pannes et d'autres situations qui nécessitent une attention particulière ». Microsoft applique le concept du jumeau numérique à des produits physiques, mais aussi à des processus. Dans un livre blanc, Microsoft développe l'idée du jumeau numérique pour l’analyse des processus : « Le jumeau numérique de processus est le prochain niveau de transformation numérique. Il permet de profiter des avantages du « jumeau numérique produit » à tous les niveaux de la chaîne de production et d'approvisionnement », explique ainsi Microsoft. Le livre blanc met en évidence certains scénarios de fabrication avancée que les jumeaux numériques produits ne prennent pas en charge, mais que pourraient prendre en charge les jumeaux numériques de processus.

Histoire des jumeaux numériques

Plusieurs articles (provenant de sources comme GEGartner et Innovation Enterprise) citent tous la NASA comme exemple. Dans les années 60, l’agence spatiale américaine a utilisé le concept de jumeau technologique pour son programme spatial. À la différence près qu’à l’époque, les simulations se faisaient sur des répliques physiques réelles. Finalement, ces systèmes sont devenus des simulations informatiques. En 2016, le terme s’est vraiment imposé après que Gartner a désigné les digital twins comme l'une des « 10 premières tendances technologiques stratégiques pour 2017 ». À l’époque, le cabinet d’études prédisait que d'ici trois à cinq ans, « des milliards d’objets seraient représentés par des jumeaux numériques, un modèle logiciel dynamique d’un objet ou d'un système physique ».

Le développement exponentiel des capteurs IoT, qui peuvent remonter des informations sur le fonctionnement d’un objet et fournir des indications sur son comportement dans un environnement donné, a favorisé l’usage des jumeaux numériques. Dans un rapport, Gartner écrivait qu’un jumeau numérique permet « d’analyser et de simuler les conditions du monde réel, de réagir aux changements, d’améliorer les opérations et d’ajouter de la valeur ». Cette année, Gartner a de nouveau inclus les jumeaux numériques dans les tendances de pointe pour 2018, affirmant que « parmi les 21 milliards de capteurs et terminaux qui seront connectés d'ici 2020, quelques milliards d’entre eux possèderont probablement leurs jumeaux numériques dans un avenir proche ».