Jumeaux numériques : 15 applications par secteur d’activité

La technologie des jumeaux numériques connaît actuellement une expansion fulgurante. Une étude de Deloitte révèle que le marché mondial devrait croître à un taux annuel de 38%.

En outre, la prolifération des technologies IoT accélère cette croissance de façon significative.

Jumeaux numériques dans la chaîne d’approvisionnement

Les entreprises utilisent largement les jumeaux numériques dans la logistique et la chaîne d’approvisionnement. Examinons quelques applications notables dans ce domaine.

Prédiction des performances des matériaux d’emballage

Les entreprises virtualisent désormais les emballages de produits pour détecter les erreurs avant la production. De ce fait, les jumeaux numériques aident les sociétés logistiques à valider la faisabilité des matériaux choisis. Cela permet d’économiser temps et ressources considérables.

Amélioration de la protection des expéditions

Les entreprises logistiques analysent comment les conditions d’emballage influencent la livraison grâce à eux. Par conséquent, cette analyse préventive optimise la sécurité des envois de manière significative. Les risques de dommages diminuent alors fortement.

Optimisation de la conception des entrepôts

Les jumeaux numériques permettent entre autres, de tester virtuellement différentes configurations d’entrepôts. Ainsi, les entreprises choisissent la conception la plus efficace pour maximiser les performances. De plus, ces tests virtuels réduisent les coûts de modifications physiques ultérieures.

Création de réseaux logistiques optimisés

Un jumeau numérique d’un réseau routier contient des informations sur le trafic et la disposition des routes. Grâce à ces données, les entreprises conçoivent des itinéraires de distribution optimaux. En outre, elles déterminent les meilleurs emplacements pour le stockage avec une précision accrue.

Une application dans la construction

Les jumeaux numériques aident les entreprises de construction à surveiller les performances d’un bâtiment en temps réel. Effectivement, cette technologie leur permet d’ajuster certains paramètres pour optimiser l’efficacité. Par ailleurs, les données collectées servent à concevoir les futurs bâtiments avec plus de précision.

Et dans le secteur de la santé ?

Selon les experts, 66% des dirigeants du secteur de la santé prévoient d’investir davantage dans les jumeaux numériques. En fait, cette technologie aide les prestataires à virtualiser l’expérience de santé pour optimiser les soins. De surcroît, elle améliore la gestion des coûts et des performances globales.

Les principaux cas d’utilisation dans ce secteur comprennent :

Jumeau numérique d’un établissement de santé

Les hôpitaux créent des répliques virtuelles pour examiner leurs stratégies opérationnelles et leurs capacités. De ce fait, ils identifient les domaines d’amélioration et prédisent les défis futurs. En conséquence, ils optimisent leurs stratégies organisationnelles plus efficacement.

Les jumeaux numériques d’hôpitaux permettent notamment :

L’optimisation des ressources : Les directions hospitalières exploitent les données en temps réel pour détecter les pénuries de lits. Elles optimisent également les horaires du personnel et gèrent mieux les salles d’opération. Par ailleurs, cette approche augmente l’efficacité des ressources tout en réduisant les coûts. Une étude a même démontré qu’un hôpital a réduit le temps de traitement des AVC grâce à cette technologie.

La gestion des risques : Les établissements testent les changements de performance dans un environnement sécurisé. Ils peuvent ainsi simuler les variations de personnel ou de disponibilité des salles. En conséquence, ils prennent des décisions stratégiques basées sur des données fiables dans un contexte complexe.

Jumeau numérique du corps humain

Les chercheurs appliquent les jumeaux numériques pour modéliser des organes et des cellules individuelles. Ils modélisent aussi la composition génétique et les caractéristiques physiologiques. Ainsi, ils créent des traitements personnalisés plus efficaces. Ces répliques du corps humain améliorent les soins médicaux de plusieurs façons :

Un diagnostic personnalisé : Les médecins collectent des données vitales au niveau individuel grâce aux jumeaux numériques. Les patients suivent alors leur état de santé et priorisent leurs interactions médicales. De plus, ces données personnalisées servent de base aux essais cliniques et aux recherches.

Les médecins se concentrent désormais sur chaque individu séparément pour les traitements. Ils s’appuient sur des simulations personnalisées plutôt que sur de grands échantillons. Cela augmente donc la précision thérapeutique considérablement. L’Université de Linköping en Suède a cartographié l’ARN de souris dans un jumeau numérique pour prédire les effets médicamenteux.

La planification des traitements : Les médecins découvrent les pathologies avant l’apparition des symptômes grâce à cette modélisation avancée. Ils expérimentent aussi différents traitements virtuellement. Enfin, ils préparent les interventions chirurgicales avec une précision inédite.

Jumeaux numériques pour le développement médical

Les jumeaux numériques améliorent la conception et le développement de nouveaux médicaments et dispositifs :

Médicaments : Les scientifiques modifient les médicaments virtuellement en tenant compte de la taille des particules. Cela améliore donc l’efficacité de l’administration de façon significative.

Dispositifs : Les développeurs testent les dispositifs médicaux dans un environnement virtuel avant la fabrication. Ils réduisent ainsi considérablement les coûts des échecs. De plus, ils améliorent les performances et la sécurité du produit final.

Jumeaux numériques dans l’industrie manufacturière

L’industrie manufacturière utilise largement les jumeaux numériques. En effet, elle génère un volume élevé de données grâce à ses équipements coûteux. Cela facilite donc la création de modèles virtuels précis. Voici les principales applications :

Développement de produits

Les ingénieurs testent la faisabilité des futurs produits avant leur lancement grâce aux jumeaux numériques. Selon les résultats, ils lancent la production ou réorientent leurs efforts. Cette approche réduit donc les risques d’échec commercial considérablement.

Personnalisation de la conception

Les entreprises conçoivent diverses variantes du produit grâce aux jumeaux numériques. Elles proposent ainsi des produits personnalisés à leurs clients. Cette flexibilité représente donc un avantage compétitif important sur le marché.

Amélioration des performances de l’atelier

Les superviseurs surveillent et analysent les produits finis grâce aux jumeaux numériques. Ils identifient ainsi rapidement les produits défectueux ou sous-performants. Par conséquent, ils améliorent la qualité globale de la production.

Maintenance prédictive

Les fabricants prédisent les pannes potentielles des machines grâce aux jumeaux numériques. Ils minimisent donc les activités de maintenance non créatrices de valeur. En outre, ils améliorent l’efficacité globale des équipements grâce aux interventions préventives.

Cette approche présente toutefois des limites d’évolutivité. Chaque jumeau reste spécifique à une machine et nécessite des compétences coûteuses en science des données.

Jumeaux numériques dans l’aérospatiale et l’automobile

Aérospatiale

La NASA utilisait des jumeaux physiques avant l’ère numérique, notamment lors du programme Apollo 13. John Vickers de la NASA a introduit le concept de jumeau numérique en 2002.

Aujourd’hui, 75% des dirigeants de l’armée de l’air soutiennent cette technologie selon Business Wire. Les ingénieurs prévoient désormais les problèmes potentiels des structures et des moteurs grâce à l’analyse prédictive. Ils garantissent ainsi la sécurité des passagers plus efficacement.

Automobile

Les constructeurs développent les nouvelles voitures principalement dans un environnement virtuel. Ils utilisent les jumeaux numériques pour concevoir le véhicule idéal avant la production. Ils simulent également la phase de production et anticipent les problèmes potentiels.

Développement de voitures autonomes

Les entreprises de véhicules autonomes bénéficient particulièrement des jumeaux numériques. Ces véhicules contiennent de nombreux capteurs collectant des données sur l’environnement. Les questions de responsabilité rendent ces tests virtuels essentiels. Les entreprises minimisent ainsi les risques d’accidents imprévus. Les applications incluent les tests routiers virtuels et la maintenance préventive.

Jumeaux numériques dans le commerce de détail

Modélisation clients avancée

Les détaillants créent des jumeaux numériques de leurs clients pour améliorer l’expérience d’achat. Ils proposent ainsi des vêtements parfaitement adaptés grâce aux modèles personnalisés. De plus, ils optimisent les parcours d’achat en fonction des comportements individuels.

Le marché des jumeaux numériques devrait atteindre 73,5 milliards de dollars d’ici 2027. Son taux de croissance annuel s’élève à 60,6%, porté par la numérisation accrue et l’adoption de l’IoT.

Définition et fonctionnement des jumeaux numériques

Un jumeau numérique représente une réplique virtuelle d’objets physiques, de personnes ou de systèmes. Il permet aux entreprises de prendre des décisions basées sur des modèles précis. L’objectif principal consiste à réaliser des simulations rentables d’opérations coûteuses.

Les professionnels utilisent des données en temps réel pour développer ces modèles numériques. La technologie intègre des capteurs IoT, des fichiers journaux et d’autres sources d’information pertinentes. Ces modèles s’associent ensuite à des outils d’analyse alimentés par l’IA.

Trois types principaux de jumeaux numériques

On distingue trois catégories essentielles :

Jumeaux de produits : Ils permettent de tester virtuellement un objet pour prédire les problèmes potentiels. La qualité du produit s’améliore donc considérablement avant la fabrication réelle.

Jumeaux de processus : Également appelés jumeaux numériques d’organisation (DTO), ils optimisent les flux de travail. Les entreprises conçoivent et améliorent ainsi leurs processus pour maximiser les résultats.

Jumeaux de systèmes : Ces répliques collectent les informations générées par les systèmes existants. Elles permettent donc une gestion et une optimisation basées sur des données réelles.

L’importance croissante des jumeaux numériques

Les jumeaux numériques améliorent considérablement la prise de décision basée sur les données. Ils agrègent des informations en temps réel et historiques pour diverses applications. De ce fait, les entreprises simulent, diagnostiquent et prédisent plus efficacement.

Une enquête révèle que 13% des organisations utilisant l’IoT exploitent déjà des jumeaux numériques. Par ailleurs, 62% prévoient de les adopter dans l’année. Cette technologie soutient particulièrement le développement des villes intelligentes et des objets autonomes.

Une étude académique sur cinq ans montre que les espaces urbains et les villes intelligentes représentent les cas d’utilisation les plus fréquents.

Processus de création

La création d’un jumeau numérique suit un processus structuré :

1. Les experts étudient d’abord l’objet ou le système physique à reproduire virtuellement.
2. Ils intègrent ensuite des capteurs ou surveillent les sources de données existantes.
3. Toutes les informations collectées s’intègrent dans le modèle virtuel avec des algorithmes d’IA.
4. Les analystes appliquent des outils d’analyse avancés pour extraire des informations pertinentes.

Ce processus repose sur des technologies majeures de la quatrième révolution industrielle. Les capteurs, l’IoT, le cloud computing, l’IA et les simulations forment la base technologique des jumeaux numériques.

Avantages concrets des jumeaux numériques

Les entreprises manufacturières tirent plusieurs bénéfices de cette technologie :

Réduction des coûts de maintenance : Les équipes identifient les sources potentielles de défaillance à l’avance. Elles minimisent donc les activités de maintenance non essentielles efficacement.

Productivité accrue : Selon Gartner, les entreprises industrielles constatent une amélioration de 10% de l’efficacité grâce aux jumeaux numériques. Les temps d’arrêt diminuent et les performances s’optimisent.

Production accélérée : IDC affirme que les entreprises qui investissent dans cette technologie améliorent leurs cycles de production de 30%. Les processus critiques deviennent donc nettement plus efficaces.

Les jumeaux numériques d’organisation (DTO) offrent d’autres avantages :

Résilience commerciale : Les entreprises résistent mieux aux perturbations grâce aux représentations virtuelles. Les relations clients se renforcent donc et la rentabilité augmente.

Satisfaction client améliorée : Les équipes comprennent mieux leurs services et les besoins clients. Elles fournissent ainsi des services plus cohérents qui améliorent l’expérience globale.

Synergie entre intelligence artificielle et jumeaux numériques

L’IA et les jumeaux numériques entretiennent une relation mutuellement bénéfique.

Les jumeaux numériques génèrent des données simulées pour entraîner les modèles d’IA. Ils créent également des environnements virtuels pour tester les algorithmes d’apprentissage automatique. Les équipes déploient ainsi des solutions d’IA optimisées en fonction des résultats virtuels.

Parallèlement, l’IA améliore les jumeaux numériques de plusieurs façons. Les algorithmes d’apprentissage automatique construisent des modèles plus précis et traitent les volumes massifs de données générées. Par exemple, les ingénieurs accélèrent les processus de conception en évaluant rapidement différentes alternatives grâce à cette combinaison technologique.