Les jumeaux numériques, une révolution Data au service de la performance énergétique des entreprises

Principe de fonctionnement des jumeaux numériques

Un jumeau numérique est une représentation virtuelle d'un objet, d'un processus ou d'un système physique qui reflète le plus fidèlement possible son homologue dans le monde réel. Il utilise les données récoltées via différents outils pour mettre à jour en continu son modèle virtuel, ce qui permet d'analyser, de prédire et d'optimiser la performance et l'efficacité en temps réel. 

Le fonctionnement des jumeaux numériques s'appuie sur une intégration étroite avec les systèmes d’internet des objets (IoT) et d’analyse de donnés. Ces données sont ensuite traitées par des algorithmes d'intelligence artificielle (IA) pour modéliser des prédictions précises sur l'état futur des systèmes physiques. Cette modélisation inclut des simulations de différents scénarios pour tester les réactions du système avant l'application dans le monde réel, permettant d'augmenter l'efficacité. 

Écosystème des jumeaux numériques et leur lien avec l'IoT, la Data et l'IA

La compréhension et l'efficacité de l’écosystème des digital twins reposent sur une interaction dynamique entre le monde physique et le monde digital. Cette interaction s'articule autour de 3 axes principaux : 

• Le jumeau numérique comme socle de la donnée : Au cœur de cet écosystème, le jumeau numérique fonctionne comme un hub central intégrant diverses données et systèmes. Il incorpore des modèles algorithmiques facilitant ainsi une gestion et une interaction fluides avec les données. 

• Une visualisation simplifiée de la donnée : Des visualisations de données au travers notamment de tableaux de bord ou dashboards personnalisés sont conçus pour répondre aux besoins spécifiques de différentes typologies d’acteurs. Ces outils aident à extraire des analyses cruciales pour prendre des décisions stratégiques et opérationnelles éclairées. 

• Cas d'usage : Les jumeaux numériques sont principalement utilisés aujourd'hui pour des cas d’usages portant sur l'amélioration des processus. Par exemple, dans le secteur de la distribution agro-alimentaire, une entreprise pourrait utiliser des jumeaux numériques pour optimiser la gestion et la maintenance de ses chaînes de froid, de ses systèmes d’éclairage ou de ventilation. En créant des répliques virtuelles de ses magasins elle peut surveiller en temps réel les performances et les conditions de chaque unité. Cela permet de prévoir les pannes, optimiser les cycles de maintenance, et ajuster les opérations en fonction d’autres travaux de maintenance ou de rénovation ainsi que des affluences de client. Les bénéfices incluent une réduction des coûts de maintenance, une augmentation de la durée de vie des équipements, et une amélioration de l'efficacité énergétique, contribuant ainsi à des gains d’énergie et sur la facture.  

L'IoT joue un rôle central dans le fonctionnement des jumeaux numériques. En effet, les objets connectés collectent des données en temps réel sur leur environnement, permettant ainsi une surveillance et une réplique identique entre les mondes physique et virtuel. Une étude menée par le cabinet Gartner en 2023 prévoit que plus de 40 % des grandes entreprises dans le monde utiliseront des jumeaux numériques, témoignant de l'importance croissante de l'IoT. Ces technologies sont essentielles pour la collecte et l'échange de données, jouant un rôle majeur dans la mise à jour et l'analyse des performances des jumeaux numériques.  

La gestion et l'analyse des données massives ou Big Data sont également cruciales pour le développement et l'optimisation des jumeaux numériques. Les entreprises se tournent de plus en plus vers des capteurs virtuels pour modéliser des équipements complexes et anticiper la maintenance et les interruptions de services. Ces simulations de conditions réelles et ces prédictions des performances permettent d'améliorer l'efficacité opérationnelle et de réduire les coûts. 

Enfin, l'intégration de l’IA dans cet écosystème permet d’accélérer et de démultiplier la performance des jumeaux numériques. En effet, l'IA traite et analyse les données, facilitant des analyses prédictives et prescriptives, telles que la maintenance et l'optimisation des opérations en temps réel. L’IA apporte des contributions significatives à la maintenance prédictive, à la conception de produits et au développement, permettant aux entreprises de maximiser l'efficacité et de minimiser les risques. 
 

Applications concrètes et avantages dans le secteur tertiaire

Les nouvelles technologies de jumeaux numériques ont de nombreux avantages liés à la gestion de l'énergie pour le bâtiment : 

• Optimisation de la conception : L'utilisation de ces technologies pour optimiser la conception architecturale peut améliorer l'efficacité énergétique des nouveaux bâtiments jusqu'à 14%. Les simulations permettent d'évaluer différentes configurations et technologies pour minimiser la consommation énergétique. 

• Simulation de la consommation énergétique : Les jumeaux numériques permettent de simuler et prévoir les comportements énergétiques futurs des bâtiments. Cela aide à optimiser les stratégies de sourcing et de gestion énergétique et à identifier les économies d'énergies potentielles  

• Intégration des énergies renouvelables : Ils facilitent l'intégration des énergies renouvelables dans les bâtiments en modélisant et en optimisant leur impact sur la consommation énergétique globale et la durabilité du bâtiment. 

• Gestion et prévision des émissions de CO2 : En simulant différentes stratégies de gestion énergétique et leur impact, ils peuvent aider à réduire les émissions de CO2 des bâtiments, soutenant ainsi les objectifs de durabilité et de conformité réglementaire. 

Les jumeaux numériques peuvent transformer la gestion énergétique des bâtiments, en apportant des bénéfices tant en termes d'efficacité que de réduction des coûts et d'impact environnemental. 

Crédit photo : Agence REA - Allard Denis