Le jumeau numérique marque une avancée majeure dans les technologies de l’information, se présentant comme une copie virtuelle fidèle d’un produit, d’un service ou d’un processus industriel. Créé par la modélisation 3D et la simulation numérique, ce dispositif d’ingénierie numérique, basé sur l’analyse de données et l’Internet des objets, permet la simulation, la prédiction et l’optimisation de systèmes physiques, jouant ainsi un rôle central dans l’ère de l’industrie 4.0.
La modélisation informatique du jumeau numérique dans le bâtiment offre la possibilité de tester et d’améliorer le bien réel sans intervention directe, générant des gains de temps, une réduction des coûts et une amélioration de la qualité. La réalité virtuelle et augmentée jouent un rôle crucial dans la création de ces répliques numériques, conférant au jumeau Numérique une place de choix dans l’industrie du futur.
Qu’est-ce qu’un jumeau numérique ?
Un jumeau numérique, dans le contexte de l’industrie et de la construction, est une représentation virtuelle en temps réel d’un objet physique ou d’un système. Plus précisément, il s’agit d’une réplique digitale détaillée et dynamique d’un actif réel, tel qu’un bâtiment, une usine, ou un équipement.
L’objectif principal du jumeau numérique des bâtiments est de fournir une plateforme permettant de simuler, surveiller et optimiser les opérations liées à cet actif tout au long de son cycle de vie. Cette représentation numérique peut intégrer des données provenant de capteurs, de modélisations 3D, et d’autres sources, créant ainsi un environnement virtuel immersif qui reflète fidèlement la réalité.
Cette copie digitale offre en effet une multitude d’applications. D’une part, en phase de conception, elle permet aux architectes et aux ingénieurs de visualiser et de tester virtuellement leurs conceptions, et d’anticiper d’éventuels problèmes avant même le début de la construction. En conséquence, l’actif voit sa durée de vie s’allonger et les coûts de maintenance diminuer.
D’une autre part, pendant la phase opérationnelle, le jumeau numérique permet la surveillance en temps réel de l’actif physique, avec la possibilité de simuler des scénarios différents et d’optimiser les performances.
Fonctionnement d’un jumeau numérique du bâtiment
Le jumeau numérique du bâtiment opère selon un processus en trois étapes cruciales : la collecte de données, l’analyse de données, et la simulation. La collecte s’effectue par le biais de l’Internet of Things (IoT), rassemblant une variété de données provenant du système réel. L’analyse de ces données permet de comprendre le fonctionnement, d’identifier les problèmes, et d’optimiser les performances. En dernier lieu, le jumeau Numérique simule le système réel, testant de nouvelles idées sans intervention directe, contribuant ainsi à l’innovation et à l’amélioration continue.
Plus précisement, le fonctionnement d’un jumeau numérique repose sur la création et la maintenance d’une réplique digitale précise d’un objet physique. Tout d’abord, le processus débute par la collecte exhaustive de données provenant de diverses sources telles que des capteurs, des relevés topographiques, des plans de conception, et d’autres éléments spécifiques à l’objet en question. Ces données sont ensuite intégrées dans un modèle 3D qui constitue la base du jumeau numérique.
Une fois le modèle établi, le jumeau numérique est alimenté par des mises à jour en temps réel grâce à la continuelle collecte de données provenant de capteurs connectés à l’objet physique. Ces capteurs surveillent divers paramètres tels que la température, la pression, les mouvements, et d’autres indicateurs pertinents en fonction de la nature de l’objet. Les informations collectées sont ensuite rétro alimentées dans le modèle numérique, pour permettre aux utilisateurs de suivre et d’analyser en temps réel le comportement et les performances de l’objet réel.
En termes d’interactivité, le jumeau numérique permet également de simuler des scénarios différents pour évaluer l’impact de changements potentiels sur l’objet physique. Cela offre une perspective proactive, permettant aux professionnels de prendre des décisions éclairées et d’optimiser les opérations.
Évolution de la technologie d’un jumeau numérique du bâtiment
L’avancée des jumeaux numériques bâtiments a été vraiment impressionnante grâce à des améliorations constantes dans la manière dont nous créons des modèles 3D, utilisons l’intelligence artificielle et connectons nos objets . Au fil du temps, les modèles 3D sont devenus plus précis, offrant une copie numérique qui ressemble de plus en plus à la réalité. L’ajout de l’intelligence artificielle a rendu les jumeaux numériques capables de simuler des comportements complexes et même de prédire ce qui pourrait se passer à l’avenir. Cela en fait des outils très précieux dans des domaines comme la construction, la fabrication, et la gestion d’équipements.
L’Internet des objets a également joué un rôle crucial dans cette évolution. Il a permis aux capteurs de rester connectés aux objets physiques, collectant ainsi plus de données en temps réel et améliorant nos modèles numériques avec des informations toujours à jour. Grâce à cette évolution, les jumeaux numériques peuvent maintenant faire plus que simplement surveiller. Ils peuvent prédire des événements futurs et simuler des situations complexes.
Distinction entre le jumeau numérique et le BIM
Le jumeau numérique et le Building Information Modeling (BIM) sont deux concepts étroitement liés mais distincts dans le domaine de la construction et de la gestion d’actifs.
Le BIM, ou Modélisation des Informations du Bâtiment, se concentre principalement sur la création d’un modèle tridimensionnel virtuel d’un projet de construction. Il intègre des données géométriques, des informations sur les matériaux, des détails architecturaux, et d’autres éléments pertinents pour la conception et la construction d’un bâtiment. Le BIM est donc principalement utilisé pendant la phase de conception et de construction pour faciliter la collaboration entre les différents intervenants, améliorer la précision des plans, et optimiser la gestion des informations liées au projet.
Le jumeau numérique, quant à lui, va au-delà du BIM et créé une réplique numérique dynamique d’un objet physique en temps réel. Il intègre non seulement les données de conception du BIM, mais également des informations en temps réel. Le jumeau numérique est utilisé tout au long du cycle de vie d’un actif, de la conception à la maintenance en passant par la construction et l’exploitation. Il permet une surveillance continue, des simulations de scénarios, et une optimisation des performances tout au long de la durée de vie d’un bâtiment ou d’un équipement.
Dans le cadre de la mise en place du jumeau numérique et du BIM, Prodware propose un accompagnement complet pour maximiser les avantages de ces deux technologies. Pour résumer, tandis que le BIM se concentre principalement sur la modélisation détaillée d’un projet de construction, le jumeau numérique étend cette modélisation en intégrant des données en temps réel pour surveiller, simuler et optimiser l’objet physique tout au long de son existence.
Types de jumeau numérique : Produit, Processus, Personnes, Lieux Physiques
Le jumeau numérique de produit représente des objets tels que machines, équipements, véhicules ou produits manufacturés. Il facilite la conception, la simulation et la maintenance des produits tout au long de leur cycle de vie.
Le jumeau numérique de processus s’applique à la modélisation et à la simulation d’opérations opérationnelles, que ce soit dans la fabrication, la logistique ou la gestion de projets. Il permet d’analyser et d’optimiser les opérations, de prévoir les impacts des changements et d’améliorer l’efficacité globale.
Quant au jumeau numérique humain , il se concentre sur la représentation virtuelle d’individus, notamment dans la santé. Il va bien au-delà des avatars, ces doublons digitaux qui nous ressemblent. Loin de la science-fiction, le jumeau numérique humain est une projection du corps du patient qui reprendrait nos données physiologiques. Il permettrait de simuler des comportements humains, d’analyser des scénarios de santé ou de définir une pathologie. Cette technologie, bien qu’elle ne soit pas encore démocratisée dans la santé, semble avoir un avenir prometteur.
Enfin, le jumeau numérique de lieux physiques se concentre sur la modélisation virtuelle d’espaces tels que des bâtiments, des villes ou des environnements naturels. Utilisé dans la planification urbaine, la gestion des ressources naturelles ou la simulation d’urgences, il permet une analyse approfondie et une prise de décision éclairée dans le domaine de l’aménagement de l’espace.
Optimisation de l’Efficacité de la Fabrication grâce au jumeau numérique Bâtiment
Les jumeaux numériques des Bâtiments jouent un rôle stratégique dans l’optimisation de l’efficacité de la fabrication en fournissant une représentation virtuelle en temps réel des processus de production et des équipements. Cette modélisation approfondie offre une vision holistique des opérations, permettant une analyse détaillée des inefficacités potentielles, des goulots d’étranglement, et des opportunités d’amélioration.
L’aspect prépondérant des jumeaux numériques réside dans leur capacité à simuler différents scénarios de production. Cette fonctionnalité permet une évaluation virtuelle des ajustements potentiels, des modifications de flux de production aux paramètres des machines, offrant ainsi une approche prédictive pour identifier les solutions les plus efficientes avant leur mise en œuvre physique.
Par ailleurs, la surveillance en temps réel des performances, permise par l’intégration de capteurs aux équipements, constitue un levier essentiel pour l’optimisation continue. En fournissant des données instantanées sur les indicateurs clés de rendement, les jumeaux numériques permettent une détection précoce des anomalies, facilitant ainsi des interventions proactives pour maintenir un niveau optimal d’efficacité de la production.
