Article paru dans notre lettre d'information du 17 décembre 2020

Peut-on standardiser le Jumeau Numérique ?

Le Jumeau Numérique n’est certes pas nouveau, mais force est de constater qu’il commence à s’imposer à la fois dans le monde de l’industrie, tant pour les produits que pour les moyens de production, que dans celui du bâtiment, tant pour la construction que l’exploitation ultérieure. Mais les utilisateurs sont confrontés à une offre propriétaire, hétérogène et foisonnante, qui ne simplifie pas les choix et l’utilisation. D’où la création cet été du Digital Twin Consortium, qui vise à lancer les bases d’une standardisation de ces outils, pour en simplifier l’usage et en accélérer la diffusion.  

 

La définition du Jumeau Numérique par le DTC

Un jumeau numérique est une représentation virtuelle d'entités et de processus du monde réel, synchronisés à une fréquence et une fidélité spécifiées.

  •      Les Jumeaux Numériques transforment l'entreprise en accélérant la compréhension globale, la prise de décision optimale et l'action efficace.
  •      Les jumeaux numériques utilisent des données historiques et en temps réel pour représenter le passé et le présent et simuler les futurs prévisibles.
  •      Les jumeaux numériques sont motivés par des résultats, adaptés aux cas d'utilisation, alimentés par l'intégration, construits sur des données, guidés par la connaissance du domaine et mis en œuvre dans des systèmes IT/OT.

Au fil de l’évolution des outils numériques de conception, on est passé de la simple description géométrique 2D puis 3D d’un objet, à la ‘‘Maquette Numérique’’, sur laquelle on pouvait appliquer des comportements envisagés grâce à des outils de simulation. Cette Maquette Numérique, qui peut concerner des produits très complexes tel un sous-marin nucléaire, des équipements de production de très grandes dimensions, tel une ligne d’assemblage automobile, voire des bâtiments complets, permet de valider leur conception, puis de vérifier la conformité de leur fabrication. Mais une fois le produit fini, la Maquette Numérique ne suit plus son évolution dans le temps, à moins de se lancer dans une fastidieuse et couteuse remise à niveau permanente, au fur et à mesure de l’écoulement du cycle de vie du produit.  

 

De la Maquette Numérique au Jumeau Numérique  

L’arrivée de l’Internet des Objets (IoT) a permis de faire remonter en temps réel les informations issues de la multitude de capteurs qui équipe ces produits et de s’en servir pour alimenter les outils de simulation inclus dans la Maquette Numérique. Grâce à des outils de Big Data et d’Intelligence Artificielle, il est alors aisé de suivre, d’analyser, de comprendre et d’anticiper le comportement du produit sur cette Maquette Numérique connectée à l’IoT, qui est ainsi devenue un véritable ‘‘Jumeau Numérique’’ du produit. A travers lui, les mondes réel et virtuel sont synchronisés.  

Il peut servir aussi bien à faire évoluer la conception des nouvelles générations du produit, qu’à en assurer l’exploitation quotidienne, ou gérer des fonctionnements dégradés dans des situations de crise. Il est intéressant de noter que le monde de la santé, grâce aux progrès de l’imagerie médicale 3D et des technologies de mesure embarquée miniaturisées, rejoint le mouvement.  

 

Les gains sont évidents, tant en termes de réduction des délais et des coûts de développement, qu’en optimisation des process d’utilisation. Les grands industriels y ont tout de suite vu leur intérêt et les éditeurs ont vite satisfait ces attentes, en étendant leur offre dans ce domaine. Aujourd’hui plus aucun éditeur d’outils de PLM ou de simulation, n’a pas dans son offre un module Jumeau Numérique. Mais l’offre étant devenue pléthorique, hétérogène et bien souvent difficilement compatible car propriétaire, il est compliqué pour les utilisateurs de s’y retrouver, afin de créer des Jumeau Numériques, qui soient à la fois complets, fiables et exploitables. D’où l’idée de standardiser ces outils pour en simplifier l’usage, en faciliter l’interopérabilité et en accélérer la diffusion.  

Des initiatives propriétaires

L’été dernier l’éditeur britannique d’outils d’ingénierie Aveva, sa maison-mère Schneider Electric et le groupe d’ingénierie Doris, ont fondé la Digital Twin Alliance. Ces trois acteurs voient le Jumeau Numérique comme un moyen pour faciliter l’implantation et la gestion des matériels, ainsi que la simulation des opérations sur les plates-formes gazières et pétrolières.

 

Vers une standardisation des Jumeaux Numériques  

C’est ainsi qu’a été lancé en mai dernier, à l’initiative du consortium Object Management Group (OMG), dont l’objectif est depuis 1989 de standardiser et promouvoir le modèle objet sous toutes ses formes, et de quelques grands éditeurs fondateurs (Ansys, Dell Technologies, Lendlease, Microsoft…), ainsi que d’une douzaine de grands industriels utilisateurs, de laboratoires de recherche et de start-up, le Digital Twin Consortium (DTC).  

L’objectif est de jeter les bases d’une certaine standardisation en préconisant une palette d’outils informatiques standard pour faciliter l’interopérabilité et la portabilité, en souhaitant le développement de logiciels ‘‘Open Source’’ et en mettant en avant les ‘‘Best Practices’’ en croisant les expériences issues de multiples secteurs utilisateurs.  

En août dernier, l’Industrial Internet Consortium (IIC), lui aussi membre de l’OMG, a établi des liens avec le DTC pour assurer une passerelle efficace avec l’IoT, en harmonisant les technologies et facilitant l’interopérabilité. 

 

7 axes de travail  

Début octobre Autodesk, GE Digital, et Northrop Grumman ont rejoint le clan des membres fondateurs, tout comme de nombreuses autres sociétés éditrices ou utilisatrices, des universitaires et des laboratoires de recherche privés ou publics, portant à plus de 150 le nombre de membres. Tous travaillent autour de sept grands axes. Deux portent sur la technologie et cinq sur des secteurs industriels (Aéronautique & Défense ; Infrastructures ; Ressources Naturelles ; Fabrication ; Santé)  

Les objectifs du Digital Twin Consortium. Doc : DTC
(cliquer sur l'image pour l'agrandir)

Une initiative saluée par les analystes. « Aujourd’hui, il n’y a pas de normes, de définition ou de langage commun pour la technologie du Jumeau Numérique. Il est donc difficile pour les entreprises de l’intégrer dans leurs systèmes existants », estime Dick Slansky, analyste principal, PLM & Engineering Design Tools, du cabinet ARC Advisory Group. « D’autant plus que la définition du Jumeau Numérique est souvent différente et insuffisante pour fournir une base de discussion significative d’une application ou d’un secteur industriel à l’autre. La création du Digital Twin Consortium, qui regroupe autant de membres d’horizons différents, arrive à point nommé pour faciliter l’intégration et l’interopérabilité de cette technologie dans de multiples secteurs. »  

Une démarche qui répond effectivement aux attentes de nombreux secteurs. Ainsi l’entité buildingSMART International (bSI), qui promeut le développement de flux d’information Open Source dans le monde des infrastructures et de la construction, vient de décider de collaborer avec le Digital Twin Consortium.  

 

Poser les bases  

L’un des premiers chantiers du Digital Twin Consortium a été d’élaborer une définition commune du Jumeau Numérique. Celle-ci vient d’être publiée le 3 décembre. (Voir notre encadré)  

« Bien qu'il existe de nombreuses définitions du Jumeau Numérique, dont certaines écrites par nos membres, celle-ci répond aux exigences uniques du Consortium : elle est suffisamment flexible pour répondre aux besoins pratiques de nos membres et peut être appliquée aussi efficacement à une ville intelligente qu'à un satellite. Plus important encore, cette définition du Jumeau Numérique est extensible et servira de base sémantique pour la documentation future que nous publierons sur les taxonomies, les plates-formes technologiques, la sécurité, les études de cas et plus encore », ont estimé lors de sa présentation ses deux rédacteurs au sein du DTC, Sean Olcott, Directeur technique de Gafcon, et Casey Mullen, responsable de l’architecture informatique d’intégration des Jumeaux Numériques chez Bentley Systems.  

Cette étape franchie, il va falloir maintenant s’entendre sur un corpus de technologies standard, voire ‘‘Open Source’’ pour faciliter l’intégration, l’interopérabilité, ainsi que la cyber-sécurité des Jumeaux Numériques. Une deuxième manche qui risque d’être plus difficile et plus longue.  

Jean-François Prevéraud  

Pour en savoir plus : https://www.digitaltwinconsortium.org  

Découvrez le Digital Twin Consortium

Ingénieur de formation (ENIM) et journaliste professionnel depuis 1981, Jean-François Prevéraud a participé à de nombreux journaux et lettres d'information (Bureau d'Etudes, CFAO Synthèse, SIT, Industrie & Technologies, Usine Nouvelle...) comme journaliste, rédacteur en chef adjoint ou rédacteur en chef.

En retraite depuis février 2017, Jean-François veut que celle-ci soit active. C'est pour cette raison qu'il reste informé de ce qui bouge dans le PLM dans son sens le plus large (CFAO, Simulation Numérique, Impression 3D, Usine du futur, Réalité virtuelle et augmentée...). Il contribue désormais à notre lettre d'information pour commenter l'actualité que nous publions ou celle qu'il a pu glaner dans les événements qu'il continue à suivre.

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