Selon McKinsey, le marché mondial de la technologie des jumeaux numériques devrait croître de 60 % par an et atteindre 73,5 milliards de dollars d’ici à 2027. Près de 70 % des responsables technologiques des grandes entreprises s’intéressent à cette technologie. Vous vous demandez peut-être ce que sont les jumeaux numériques et pourquoi ils sont si importants.
Les jumeaux numériques sont des répliques virtuelles qui simulent n’importe quel objet ou système, des moteurs d’avion aux parcs éoliens entiers. En outre, les entreprises en retirent des avantages remarquables : les temps de développement diminuent jusqu’à 50 %, les déchets de matériaux de fabrication diminuent de 20 % et la vitesse de prise de décision augmente jusqu’à 90 %.
Examinons le fonctionnement des jumeaux numériques, leurs applications pratiques dans différents secteurs et la manière dont ils peuvent améliorer les activités de votre entreprise grâce à des informations fondées sur des données probantes et des essais virtuels.
Qu’est-ce qu’un jumeau numérique ? Le concept de base expliqué
« Le jumeau numérique comprend trois parties principales : a) les produits physiques dans l’espace réel, b) les produits virtuels dans l’espace virtuel, et c) les connexions de données et d’informations qui relient les produits virtuels et réels. – Michael Grieves, scientifique en chef pour la fabrication avancée à l’Institut de technologie de Floride.
Un jumeau numérique est une réplique virtuelle d’un objet physique, d’une personne ou d’un processus qui reflète son comportement et ses caractéristiques avec une précision étonnante.
Selon McKinsey, ces représentations virtuelles sont connectées à des sources de données réelles de l’environnement, ce qui permet au jumeau de correspondre à l’état actuel de sa version originale.
La réplique virtuelle qui reflète la réalité physique
Les jumeaux numériques sont des modèles virtuels complets qui reflètent des objets ou des systèmes physiques spécifiques. Ces répliques virtuelles diffèrent des modèles génériques car elles fournissent une représentation exacte d’un actif particulier – une éolienne, un équipement de fabrication ou une ville entière. IBM explique que ces répliques existent tout au long du cycle de vie de l’objet et utilisent la simulation, l’apprentissage automatique et le raisonnement pour guider les décisions.
Un jumeau numérique se compose de trois parties principales :
- L’objet ou le système physique et son environnement
- La représentation virtuelle de cet objet ou de ce processus
- Le lien entre les représentations physiques et virtuelles, appelé « fil numérique »
Comment les jumeaux numériques collectent et traitent les données immédiates
Les capteurs physiques commencent le processus en recueillant des données sur les performances de l’objet. Les capteurs d’une éolienne peuvent suivre la production d’énergie, la température et les conditions météorologiques. Ces données sont transmises en continu au système de traitement et mettent à jour le modèle numérique.
Les dispositifs IoT à l’intérieur de l’infrastructure envoient au jumeau numérique des informations en direct sur les performances, les conditions environnementales et les interactions avec l’utilisateur. Des algorithmes d’IA analysent ces données pour simuler le comportement et les performances de l’homologue physique, ce qui permet au modèle virtuel de s’adapter aux changements de la réalité.
Jumeaux numériques et simulations traditionnelles : Principales différences
Les jumeaux numériques et les simulations traditionnelles utilisent tous deux des modèles numériques, mais diffèrent fondamentalement par leur lien avec les systèmes physiques :
Flux de données bidirectionnel : les jumeaux numériques maintiennent une interaction bidirectionnelle avec les systèmes réels – en recueillant des données de leur contrepartie physique et en la contrôlant ou en la mettant à jour. Les simulations traditionnelles fonctionnent avec des ensembles de données prédéfinis et statiques, sans cette connexion bidirectionnelle.
Adaptation en temps réel : Les jumeaux numériques évoluent en permanence sur la base de flux de données en temps réel provenant de capteurs et de systèmes, créant ainsi une « ombre numérique » qui reflète fidèlement l’état actuel des objets physiques. Les simulations traditionnelles restent statiques une fois les paramètres définis.
Représentation du cycle de vie : Les jumeaux numériques couvrent l’ensemble du cycle de vie d’un objet, alors que les simulations traditionnelles se concentrent généralement sur des processus ou des moments spécifiques.
Limite conceptuelle : une distinction essentielle apparaît lorsque le système physique n’existe pas encore. Dans ce cas, les jumeaux numériques fonctionnent davantage comme des simulations avancées dont l’architecture permet une connexion bidirectionnelle avec le système physique une fois qu’il est construit.
Les jumeaux numériques offrent une approche globale de la modélisation en créant des environnements virtuels qui non seulement prédisent les résultats, mais peuvent également influencer directement le monde physique qu’ils représentent, brouillant ainsi la frontière entre la simulation et la technologie opérationnelle.
Comment les jumeaux numériques transforment la prise de décision des entreprises
Des entreprises de tous types utilisent désormais des jumeaux numériques pour améliorer leurs processus de prise de décision. Ces modèles virtuels vous aident à visualiser les résultats futurs, à tester des scénarios dangereux en toute sécurité et à trouver des opportunités que vous pourriez manquer autrement.
Prévoir les résultats avant la mise en œuvre physique
Les jumeaux numériques fonctionnent comme une boule de cristal pour les entreprises et fournissent des prévisions intelligentes pour des scénarios complexes. Selon Forbes, les entreprises utilisent les jumeaux numériques pour refléter et simuler des parties du monde physique avec des données existantes, ce qui les aide à prévoir les performances dans de nombreux scénarios. La technologie apprend à partir de données réelles et produit des informations commerciales plus précises au fil du temps.
Tester des scénarios sans risques réels
Les jumeaux numériques excellent dans la création d’environnements d’essai sans risque. L ‘étude de McKinsey montre que les entreprises peuvent essayer davantage d’options de conception sans dépenser d’argent pour des prototypes physiques. Ces systèmes vous permettent de tester divers scénarios réalistes, y compris des conditions de fonctionnement extrêmes qui seraient trop dangereuses ou impossibles à tester dans la réalité.
Optimiser les opérations grâce à des données analytiques
Les jumeaux numériques facilitent la compréhension des données complexes. Le Digital Twin Consortium explique que ces systèmes peuvent prendre des millions de points de données et identifier les plus importants pour la prise de décision. Cela permet de repérer les problèmes plus rapidement et de prendre des décisions mieux informées. McKinsey rapporte que les jumeaux numériques d’usineréduisent généralementles coûts mensuels de 5 à 7 % lorsqu’ils optimisent les programmes de production et révèlent les goulets d’étranglement cachés des processus.
Réduire les coûts grâce au prototypage virtuel
Les jumeaux numériques génèrent des avantages financiers significatifs à plusieurs égards. Des études montrent qu’ils peuvent prolonger la durée de vie des machines et des équipements de 20 à 30 % et que la technologie des jumeaux numériques a permis de réduire de moitié les coûts de prototypage pour les entreprises du secteur automobile. Une étude du NCBI a montré que la production automobile utilisant des jumeaux numériques améliorait l’efficacité de la chaîne de production de 6,01 % et réduisait les temps d’arrêt de 87,56 %.
Applications du jumeau numérique dans les principaux secteurs d’activité
Les jumeaux numériques sont passés du stade de concepts théoriques à celui de solutions pratiques dans de nombreux secteurs. Voici comment différentes industries les utilisent :
Fabrication : Rationalisation de la production et de la maintenance
Les jumeaux numériques ont changé la fabrication en permettant une maintenance prédictive qui surveille l’état des équipements et réduit les pannes inattendues. Le système de jumeaux numériques de l’usine d’électronique d’Amberg de Siemens a permis de réduire les coûts opérationnels de 30 % et les délais de mise sur le marché de 50 %. Tesla utilise cette technologie pour améliorer la fabrication des véhicules, tandis que BMW l’utilise pour optimiser l’efficacité de la production.
Soins de santé : Du suivi des patients à la planification des traitements
Les professionnels de la santé créent des répliques virtuelles d’organes ou de populations entières grâce aux jumeaux numériques. Des chercheurs de Johns Hopkins ont créé des jumeaux numériques cardiaques personnalisés pour traiter les arythmies, qui sont devenus les premiers jumeaux numériques approuvés par la FDA en cardiologie. La Cleveland Clinic crée des jumeaux numériques de quartiers pour étudier l’influence du lieu sur la santé, l’espérance de vie pouvant varier de 25 ans en fonction de l’endroit où l’on vit.
Immobilier et construction : Construire avant de commencer
Les jumeaux numériques permettent de simuler les performances des bâtiments dans différentes conditions avant le début de la construction. L’Université nationale de Singapour teste la technologie des jumeaux numériques pour optimiser la consommation d’énergie et entretenir les bâtiments du campus. Brookfield Properties a mis en œuvre la plateforme WillowTwin au 1 Manhattan West afin d’améliorer la construction, la gestion et l’utilisation de leur complexe à usage mixte à New York.
Chaîne d’approvisionnement : Optimiser la logistique et les opérations
Les jumeaux numériques offrent une visibilité de bout en bout des chaînes d’approvisionnement. L’analyse de McKinsey montre qu’ils permettent de passer d’une gestion heuristique à une optimisation dynamique avec une vision complète des performances. Les entreprises utilisent les jumeaux numériques pour tester les changements apportés à la chaîne d’approvisionnement, mieux planifier le transport et détecter les goulets d’étranglement et les problèmes d’inventaire.
Villes intelligentes : Améliorer la planification et l’infrastructure urbaines
Singapour, Sydney et Amaravati utilisent déjà des jumeaux numériques pour le développement intelligent. Les urbanistes utilisent ces modèles pour simuler les risques liés aux températures extrêmes ou aux tempêtes de poussière et créer des projets plus résistants.
Entreposage : Améliorer la gestion et l’efficacité des stocks
Les jumeaux numériques optimisent les opérations d’entreposage en modélisant les niveaux et les flux de stocks. Les entreprises économisent jusqu’à 40 heures par semaine sur les comptages de cycles en utilisant cette technologie. Les équipes des entrepôts utilisent les jumeaux numériques pour tester différentes méthodes d’exécution, stratégies de stockage et allocations de ressources.
Mesurer le retour sur investissement et l’impact commercial des jumeaux numériques
Le calcul de la valeur commerciale des jumeaux numériques révèle des rendements impressionnants dans différents domaines. À mesure que les organisations investissent dans cette technologie, la mesure du retour sur investissement devient essentielle pour justifier le développement et la croissance futurs.
Mesures de réduction des coûts : Développement, essais et maintenance
Les jumeaux numériques sont nettement plus performants que les méthodes de simulation traditionnelles tout au long du cycle de vie des produits. Contrairement aux simulations conventionnelles qui reposent sur des modèles statiques, les jumeaux numériques tirent parti de l’intégration des données en temps réel et de la modélisation dynamique pour obtenir des résultats nettement supérieurs. Les études montrent que les entreprises qui mettent en œuvre des jumeaux numériques ont obtenu des réductions de coûts de 3 à 6 %, même dans des organisations d’approvisionnement bien établies, ce qui dépasse les économies généralement réalisées grâce aux approches traditionnelles. En permettant des essais virtuels plus précis avec des boucles de rétroaction continues avant les opérations réelles, les jumeaux numériques offrent une alternative plus complète et plus efficace aux techniques de simulation conventionnelles, ce qui se traduit par une réduction substantielle des coûts des matériaux et de la main-d’œuvre dans le secteur de la fabrication.
En outre, il a été démontré que cette technologie permet de réduire les coûts de transport et de main-d’œuvre jusqu’à 10 %. Elle améliore également l’expérience des clients en rendant les promesses de livraison jusqu’à 20 % plus fiables. Au niveau de l’organisation, les jumeaux numériques réduisent souvent les coûts de 20 à 30 % dans des départements spécifiques. Toutefois, les avantages les plus importants apparaissent lorsque les jumeaux numériques s’intègrent à l’ensemble de l’entreprise. Par exemple, un fabricant d’acier a amélioré son EBITDA de 2 points de pourcentage et réduit ses stocks de 15 % grâce à la simulation de jumeaux numériques.
Accélération de la mise sur le marché
La rapidité de mise sur le marché est un avantage concurrentiel essentiel, et les jumeaux numériques peuvent raccourcir considérablement les délais de développement. Des études montrent que les jumeaux numériques ont permis de réduire les délais de développement de 50 %. Un fabricant automobile a obtenu un accord 20 % plus rapide sur les modifications de conception, ce qui lui a permis de commercialiser ses produits plus rapidement.
Dans un autre cas, une entreprise du secteur de l’aérospatiale et de la défense a réduit les délais de développement de produits avancés de 30 à 40 %. Dans tous les secteurs, la technologie des jumeaux numériques permet de lancer des produits jusqu’à 50 % plus rapidement, ce qui donne aux entreprises un avantage décisif.
Valeur de l’atténuation des risques
Les jumeaux numériques sont très efficaces pour identifier et prévenir les perturbations coûteuses. Les premiers utilisateurs ont fait état d’une précision des prévisions de 20 à 30 % supérieure et d’une réduction de 50 à 80 % des retards et des temps d’arrêt. En améliorant la visibilité des chaînes d’approvisionnement, les jumeaux numériques aident les entreprises à trouver un équilibre entre les coûts, la rapidité et la durabilité.
La maintenance prédictive est un domaine clé de l’amélioration de la gestion des risques. Par exemple, une équipe d’approvisionnement a transformé des tâches de plusieurs jours en processus de quelques minutes en automatisant 85 % des activités de planification à l’aide de la technologie du jumeau numérique.
Les études confirment que les jumeaux numériques améliorent la valeur de l’entreprise en fournissant des informations plus approfondies sur les performances actuelles et prévues. Cette technologie réduit les risques liés au développement de produits, aux opérations et aux relations avec les clients, ce qui en fait un outil puissant pour une réussite à long terme.
Conclusion
Les jumeaux numériques sont en train de remodeler de nombreux secteurs d’activité. Le marché devrait atteindre 259,32 milliards de dollars d’ici 2032. Ces répliques virtuelles précises utilisent des données en direct et des analyses d’IA pour aider les entreprises à prendre des décisions plus rapides et plus précises tout en réduisant les coûts et les risques.
Les entreprises qui utilisent la technologie du jumeau numérique obtiennent des résultats remarquables. Les temps de développement sont 50 % plus rapides et les coûts de fabrication diminuent de 30 %. Ces modèles virtuels constituent un excellent moyen de procéder à des essais et à une optimisation sans risque. Les entreprises peuvent essayer d’innombrables scénarios sans avoir à construire de prototypes physiques.
Cette technologie fonctionne bien dans de nombreux secteurs. Les usines de fabrication détectent rapidement les pannes d’équipement. Les prestataires de soins de santé construisent des modèles virtuels d’organes pour planifier les traitements. Les villes conçoivent des infrastructures plus solides. Les jumeaux numériques donnent des résultats mesurables grâce à la réduction des coûts, à des lancements plus rapides et à une meilleure gestion des risques.
Les jumeaux numériques sont bien plus qu’une simple avancée technologique. Ils offrent aux entreprises des moyens pratiques d’optimiser leurs opérations, de réduire le gaspillage et de prendre des décisions en connaissance de cause. Au fur et à mesure que la technologie se développe, nous verrons de nouvelles utilisations et de nouveaux avantages qui en feront un outil essentiel pour les organisations tournées vers l’avenir.
FAQ
Q1. Qu’est-ce qu’un jumeau numérique dans le monde des affaires ? ?
Un jumeau numérique est une réplique virtuelle d’un objet, d’un système ou d’un processus physique qui reflète son comportement et ses caractéristiques en temps réel. Il utilise des données provenant de capteurs et d’appareils IoT pour créer une représentation numérique précise, permettant aux entreprises de simuler, d’analyser et d’optimiser leurs opérations sans intervention physique. Une intégration bidirectionnelle des données est nécessaire pour qu’un modèle soit considéré comme un « jumeau numérique » – ce flux bidirectionnel garantit que le modèle numérique reçoit non seulement des données de son homologue physique, mais permet également au jumeau numérique d’envoyer des instructions ou des informations en retour au système physique, créant ainsi une boucle de rétroaction complète essentielle pour une véritable fonctionnalité de jumeau numérique.
Q2. Quels sont les avantages des jumeaux numériques pour les entreprises ?
Les jumeaux numériques offrent de nombreux avantages, notamment la réduction des coûts grâce au prototypage virtuel, l’accélération de la mise sur le marché grâce à la réduction des délais de développement, l’amélioration de la prise de décision grâce à des informations fondées sur des données, et l’amélioration de la gestion des risques grâce à la maintenance prédictive. Ils permettent également aux entreprises de tester des scénarios sans risques réels et d’optimiser les opérations dans divers secteurs.
Q3. Dans quels secteurs les jumeaux numériques sont-ils couramment utilisés ?
Les jumeaux numériques sont largement utilisés dans divers secteurs, notamment la fabrication pour rationaliser la production et la maintenance, les soins de santé pour le suivi des patients et la planification des traitements, l’immobilier et la construction pour les simulations avant la construction, la gestion de la chaîne d’approvisionnement pour l’optimisation de la logistique, le développement des villes intelligentes et l’entreposage pour améliorer la gestion des stocks et l’efficacité.
Q4. En quoi les jumeaux numériques diffèrent-ils des simulations traditionnelles ?
Contrairement aux simulations traditionnelles, les jumeaux numériques reçoivent et intègrent en permanence des données en temps réel, ce qui leur permet d’évoluer en même temps que leurs homologues physiques. Ils offrent des capacités plus interactives, permettant aux experts d’expérimenter divers scénarios en temps réel. Les jumeaux numériques ont également une portée plus large, car ils sont capables d’exécuter plusieurs simulations afin d’étudier divers processus sous différents angles.
Q5. Quel type de retour sur investissement les entreprises peuvent-elles attendre de la mise en œuvre des jumeaux numériques ?
Les entreprises qui mettent en œuvre des jumeaux numériques ont fait état de retours sur investissement significatifs. Elles ont notamment constaté des réductions de coûts de 3 à 6 % dans le domaine de l’approvisionnement, jusqu’à 50 % de réduction des temps de développement, 20 à 30 % d’amélioration de la précision des prévisions et 50 à 80 % de réduction des retards et des temps d’arrêt. Certains fabricants ont constaté jusqu’à 30 % de réduction des coûts opérationnels et 50 % de réduction des délais de mise sur le marché.