Le jumeau numérique (digital twin)
Le concept de jumeau numérique a profondément transformé la manière dont les projets de construction et de gestion des actifs sont envisagés. Lors de sa conférence, le docteur Jacques Khouri, expert reconnu dans ce domaine, a offert un aperçu détaillé de cette technologie émergente.
Qu'est ce qu'un jumeau numérique ?
Le jumeau numérique : une réplique virtuelle exacte d’un actif physique, enrichie avec des informations, des fonctionnalités, des processus et des données. Cela permet d’optimiser les performances de l’actif et de prédire son comportement. Au-delà des nuages de points et des modèles BIM, le jumeau numérique offre une représentation 3D enrichie avec des données dynamiques issues du monde physique.
L'Importance Historique et Pratique du Jumeau Numérique
Le docteur Khouri est revenu sur un événement marquant de l’histoire spatiale la mission Apollo13 en 1970. Une explosion s’est produite à bord de la navette spatiale, mettant en danger la vie des astronautes. L’équipe au sol manquait d’informations cruciales pour résoudre la crise. Heureusement, une solution a pu être trouvée et les astronautes ont rejoint la terre sains et saufs. Un jumeau numérique aurait permis de détecter les problèmes à distance, de prédire les défaillances et d’envoyer des instructions précises aux astronautes pour solutionner le problème d’oxygène. Cette catastrophe aurait pu être évitée si cette technologie avait été disponible à l’époque.
LES AVANTAGES DE LA MISE EN PLACE D'UN JUMEAU NUMÉRIQUE DÈS LA PHASE DE CONCEPTION
L’utilisation de jumeaux numériques a de nombreux avantages dont voici les principaux :
Meilleure communication et historique des données : Les jumeaux numériques facilitent la communication entre les équipes de conception et de construction. De plus, ils fournissent un historique des demandes et des événements du projet pour une consultation à tout moment.
Méthodes optimales de conception : les modèles numériques 3D permettent d’améliorer et d’optimiser la conception des projets ce qui permet de construire des ouvrages de meilleure qualité
Détection précoce des erreurs : grâce à la représentation en 3D du projet, les erreurs et les problèmes peuvent être repérés et corrigés dans la phase de conception
Optimisation des designs : le jumeau numérique offre la possibilité de faire différentes propositions de design au client, d’analyser une grande quantité de variantes et de mesurer leur impact sur les performances du projet
LES ÉTAPES POUR METTRE EN ŒUVRE UN JUMEAU NUMÉRIQUE (LE CYCLE EN V)
La mise en œuvre d’un jumeau numérique requiert une approche selon la méthode informatique du cycle en V, en voici les étapes clés.
Explication du concept
Il est essentiel d’expliquer au client ce qu’est un jumeau numérique et comment cette technologie peut bénéficier à son projet. Il s’agit de mettre en évidence les avantages et les opportunités qu’elle apporte, afin de susciter chez lui une compréhension approfondie de son potentiel.
Définition des exigences
La deuxième étape consiste à définir les exigences spécifiques du client pour le projet. Ces exigences peuvent inclure des critères financiers, temporels, de confort, de sécurité, etc. Cette analyse approfondie des besoins du client permettra de mieux comprendre ses objectifs et les résultats attendus.
Choix de la solution technologique
Une fois les exigences clairement établies, il est primordial de sélectionner la meilleure solution technologique interopérable pour le projet. Cette décision devra prendre en compte les outils et les systèmes déjà utilisés par le client afin de garantir une intégration harmonieuse et efficace du jumeau numérique dans l’environnement existant.
Organisation du projet
Pour assurer une mise en œuvre fluide, il est nécessaire de mettre en place une structure organisationnelle claire. Cela implique de définir un organigramme précis, d’attribuer des rôles et des responsabilités à chaque membre de l’équipe, et d’établir des processus de contrôle qualité pour garantir la conformité et la qualité du futur jumeau numérique.
Gestion des risques
L’anticipation des risques est cruciale pour le succès du projet. Il est donc important de les identifier et de mettre en place des mesures préventives et correctives pour les réduire au maximum.
Exécution du projet
Une fois que toutes les étapes précédentes ont été soigneusement suivies, le projet peut être mis en œuvre. Cette phase implique la création et la construction du jumeau numérique conformément aux exigences du client et à la solution technologique choisie.
Formalisation des résultats
Il est essentiel de documenter et de formaliser les résultats obtenus à travers le jumeau numérique. Ces résultats devront être clairement expliqués et présentés au client pour une meilleure compréhension des avantages concrets apportés par cette technologie.
LES TECHNOLOGIES DE CAPTURE 3D ET L'ORGANISATION DE L'ÉQUIPE PROJET
Choix des Technologies de Capture
Dans le cas d’un projet existant, pour capturer la réalité, plusieurs technologies sont recommandées : la photogrammétrie, le scan 3D, le lidar et le GPR. En fonction des contraintes du projet et des conditions de capture d’images, un mix de ces solutions peut être utilisé pour créer des modèles conformes à l’existant sous forme de nuages de points.
Composition de l’Équipe Projet
Le choix d’une équipe compétente est essentiel, les modeleurs experts métiers réalisent les maquettes numériques de l’ensemble du projet : l’architecture, la structure, l’infrastructure, les techniques : process, électricité, sanitaire, ventilation, hydraulique etc. En outre, il est crucial de définir des responsables de disciplines, de la coordination du projet, ainsi que divers rôles tels que le project engineering manager, le project operational manager, le project deliver manager, le planning/program manager et le project director.
LA PLATEFORME JUMEAU NUMÉRIQUE
Une fois les modèles BIM créés, l’étape suivante consiste à intégrer les métadonnées dans les éléments de modèles. C’est à ce moment-là que les jumeaux numériques prennent vie en intégrant les informations des capteurs (IoT) tels que les températures, les vibrations, les débits, les pressions etc. Les maquettes, les vues 2D, et les données du terrain (GTB, GMAO) sont rassemblées dans une plateforme cloud ou installée en local selon la sensibilité du projet. Des tableaux de bord personnalisés sont créés pour répondre aux demandes spécifiques du client. Cette interface permet de suivre et de piloter les installations depuis un PC ou une salle de contrôle, selon la taille et la complexité du projet.
Retour sur Investissement et Phases d'Exploitation
Les phases d’exploitation et de maintenance sont les plus coûteuses d’un projet. Les jumeaux numériques offrent des retours sur investissements conséquents, bien qu’ils ne soient pas immédiats. Grâce à une maintenance prédictive, une détection des anomalies plus précoce, une amélioration de la sécurité, une réutilisation des données et une optimisation des opérations, le jumeau numérique offre un retour sur investissement conséquent aux Maitres d’Ouvrages.
En conclusion, le jumeau numérique est bien plus qu’une simple technologie. Grâce à sa capacité à prédire les problèmes et à optimiser les performances des actifs, il devient incontournable pour atteindre l’excellence opérationnelle. Jacques Khouri souligne que les projets de tous types et de toutes tailles peuvent en bénéficier.
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