Jumeaux numériques en prototypage : Comment les simulations optimisent le processus de développement

Un jumeau numérique est une image virtuelle de processus, de systèmes ou d'objets physiques, créée à partir de données répliquées numériquement. Les images numériques sont utilisées pour optimiser ou surveiller l'état, le comportement ou les performances d'un objet réel. 

Les ingénieurs peuvent utiliser des images numériques pour simuler et prédire des processus ou procéder à des ajustements de conception sans dépendre de prototypes physiques. Il en résulte une efficacité accrue, des cycles de développement plus rapides et une détection précoce des problèmes avant qu'ils ne causent des dommages réels et donc coûteux. 

Le terme « jumeau numérique » a été inventé pour la première fois en 2002 par le Dr Michael Grieves à l'Université du Michigan en relation avec le développement de produits et la gestion du cycle de vie. Grieves a présenté l'idée que des copies numériques de produits physiques pouvaient être utilisées pour simuler et tester leur comportement, leurs performances et les problèmes potentiels avant qu'ils ne soient réellement produits. L'utilisation des techniques de simulation est bien plus ancienne. Dès les années 1960 et 1970, les techniques de simulation étaient utilisées dans l'industrie aérospatiale pour tester les performances des machines et des systèmes dans des conditions extrêmes. Ces approches ont posé les bases du concept de jumeau numérique, qui n'est toutefois devenu réalisable qu'avec les progrès technologiques dans les domaines de l'IoT, du cloud et de la Big Data. 

L'une des premières utilisations pratiques des images numériques a été faite par la NASA dans les années 1970, lors des missions Apollo. La NASA a utilisé une forme précoce de jumeau numérique pour créer des modèles simulés d'engins spatiaux testés sur Terre. 

Avec la généralisation des capteurs IoT et des technologies d'IA dans les années 2010, les images numériques ont été introduites dans différentes industries.Le concept a notamment été utilisé dans les secteurs de l'automobile, de l'ingénierie et de la fabrication afin d'optimiser les processus de conception et de développement, de réduire les coûts de production et d'améliorer l'efficacité. Aujourd'hui, les maquettes numériques sont bien établies dans de nombreux secteurs et sont utilisées pour simuler des produits, collecter des données provenant d'environnements de production réels et améliorer les performances. 

Interopérabilité, la clé de l'efficacité

Une autre tendance est l'interopérabilité croissante des modèles numériques, qui permet de relier entre eux différents systèmes et plateformes. Les entreprises travaillent de plus en plus sur des interfaces standardisées et des plateformes ouvertes qui permettent d'exploiter des jumeaux numériques de manière transparente entre différents systèmes. Avantage : Différents services ou diverses entreprises peuvent travailler ensemble de manière transparente sur un prototype numérique, ce qui accélère le développement de produits - et peut dans de nombreux cas constituer un avantage concurrentiel décisif. 

Durabilité grâce à des modèmes numériques

L'environnement profite également de l'utilisation de modèles numériques, car ceux-ci optimisent la consommation d'énergie, l'utilisation des matériaux et l'utilisation des ressources limitées dans la production. La surveillance précise des installations de production et la simulation des flux de ressources réduisent les effets négatifs sur l'environnement - et permettent aux entreprises de gérer leurs activités de manière beaucoup plus durable.

AR et VR en développement de produits

La combinaison des jumeaux numériques avec la réalité augmentée et la réalité virtuelle est particulièrement passionnante. Les nouvelles technologies de « réalité augmentée » offrent aux ingénieurs et aux développeurs la possibilité fascinante d'interagir avec des modèles virtuels comme s'ils existaient physiquement. L'expérience immersive offre un accès hautement intuitif aux modèles numériques. En particulier dans les environnements de maintenance et de formation, la réalité virtuelle et la réalité augmentée permettent de visualiser les processus et de manipuler des systèmes complexes dans un environnement sécurisé.