Comment procéder pour implanter la technologie « jumeau numérique » dans son entreprise ?

Écrit par | Usine 4.0

Dossier Jumeau numérique
4 étapes et conseils pour implanter un jumeau numérique dans une organisation.

Imaginez pouvoir simuler sous forme digitale en 3D, le fonctionnement de vos équipements pour y tester les impacts d’une amélioration technique ou y prévoir une possible défaillance sur vos systèmes. Et bien, c’est possible grâce à la technologie du jumeau numérique (Digital Twin) ! Cette innovation est fascinante et pleine de promesses pour la maintenance industrielle. Telle une boule de cristal, le jumeau numérique vous permet de simuler l’avenir sur vos équipements pour « voir » les effets et intervenir en proaction. 

Le présent dossier se divise en deux sections. La première section vous permet de découvrir la vocation d’un jumeau numérique et son utilité pour votre industrie. En deuxième étape, nous proposons des conseils d’implantation en quatre étapes. 

Un jumeau numérique est une technologie dynamique.
Un jumeau numérique (Digital Twin) est une technologie de simulation dynamique utilisée pour reproduire le monde physique, les modèles et les environnements. En pratique, le jumeau numérique calque le fonctionnement d’équipements, d’installations et de processus de production.

Historiquement, il est utilisé depuis plusieurs décennies à petite échelle. Dans les années 50, les astronautes qui mirent le pied sur la lune, furent formés avec le jumeau numérique. Maintenant, la venue des ordinateurs plus puissants rend cette technologie accessible à un grand nombre d’entreprises. C’est donc une technologie fascinante qui s’intègre progressivement dans plusieurs univers économiques, dont la maintenance industrielle. Fort de son succès, le jumeau numérique est appliqué aussi aux domaines de la santé, de l’urbanisme, de la construction, de la logistique et du transport. Nous croyons que cette technologie deviendra une normalité d’ici une décennie. Il est donc temps de s’y intéresser !

Les 4 fonctions du jumeau numérique.
Le jumeau numérique offre une gamme intégrée de fonctions qui appuient le processus de gestion industriel. Il permet de visualiser les actifs en 3D, de planifier leur utilisation efficacement, de minimiser les risques de bris et d’optimiser les performances.



Les 3 composantes à considérer pour implanter le jumeau numérique

La technologie de jumeau numérique est composée de 3 éléments indissociables. La performance de chacun a un impact direct sur le résultat obtenu. Vous devez donc apporter une attention particulière à ces composantes et considérer leur optimisation dans votre projet d’implantation.



1) Images numérisées (statiques ou interactives)

La vocation d’un jumeau numérique dépend des images pour recréer un environnement dynamique en 3D. Des images sont captées pour les lieux visés, les équipements et via les objets connectés en temps réels. Une fois l’ensemble du visuel recueilli, il est ensuite converti en 3D statique ou animé. Il sera ensuite connecté aux sources de contrôle visées.  Le jumeau numérique sera utile pour une meilleure compréhension du contexte de production, pour planifier des processus avec plus de précision et pour faire des prédictions utiles à une meilleure gestion. 

2) Outils de visualisation
Le deuxième élément essentiel à un jumeau numérique est l’outil utilisé pour visualiser les données en 3D. Il existe trois types d’outils qui peuvent être autonomes ou complémentaires selon les besoins: les écrans plats, les écrans courbés et les lunettes d’immersion.

Les écrans plats :
Il est possible de projeter le contenu 3D sur un écran plat mais la visualisation sera limitée. Il existe un format « grotte » où plusieurs écrans sont placés en U ou carré, permettant ainsi une immersion sur 3 ou 4 volets.

Les écrans courbés :
Avec 280 degrés de courbe et de largeur significative, ces écrans enveloppent l’usager pour créer une immersion efficace. Il existe deux types : le dôme et Station IXTM. Le dôme projette un visuel 3D dynamique avec une définition acceptable de l’image, tandis que Station IXTM projette une image optimale libre de tout périphérique, grâce à sa technologie de multimmersionTM adaptée au décodage visuel du cerveau humain.

Les lunettes d’immersion :
Les lunettes d’immersion sont un complément aux formats du dôme et de la grotte. Elles permettent une interactivité complémentaire.

3) Expertise pour produire et manipuler la technologie

Le troisième élément déterminant pour le jumeau numérique est l’expertise. Sans mission et contenu pertinents, le jumeau numérique n’a pas lieu de s’implanter. Il est donc essentiel d’adjoindre des spécialistes pour : identifier les fonctionnalités recherchées, extraire le contenu sur le plancher, implanter la technologie, effectuer un transfert de connaissance auprès de vos équipes et gérer la pérennité du système. 

Idéal pour appuyer la maintenance
Le jumeau numérique est idéal pour les besoins du secteur de la maintenance. Il s’inscrit dans une approche préventive ou proactive du cycle de vie des actifs, grâce à la reproduction et l’anticipation des actions. L’interaction et l’analyse des informations générées permettent aux organisations de détecter et d’éviter les problèmes avant qu’ils ne surviennent. Ils peuvent également réduire les temps d’arrêt des installations, contribuer à l’amélioration de la prise de décision pendant les opérations, fournir la base de la formation des opérateurs et permettre des tests de produits dans un environnement virtuel, avant le lancement réel.

Quatre étapes d’implantation d’un jumeau numérique et conseils pour chaque étape


Étape 1 : Analyse des besoins
Étape 2 : Préparation des composantes du jumeau numérique
Étape 3 : Implantation au cœur des opérations
Étape 4 : Maintien en appui au processus d’amélioration continu

Étape 1 : ANALYSE DES BESOINS

Il existe 6 pré requis pour démarrer un projet d’implantation d’un jumeau numérique dans votre usine.
1.1 Contenu désiré
1.2 Outils de visualisation
1.3 Expertise requise
1.4 Structure numérique de gestion des contenus
1.5 Temps
1.6 Budget alloué

1.1Contenu désiré
Le jumeau numérique offre de vastes possibilités pour la maintenance des équipements. En voici quelques-unes : navigation sur le site des opérations; observation virtuelle de certains équipements pour optimiser les installations et identifier d’éventuelles erreurs; gestion interactive à distance; formation sur de l’outillage; simulation d’opération, etc.
Nous vous suggérons d’identifier la liste de vos besoins et de retenir qu’un seul objectif pour implanter un projet pilote. Vous pourrez réaliser votre projet plus rapidement tout en vous familiarisant avec tous les attributs offerts par cette technologie.

1.2 Outils de visualisation
Le jumeau numérique est une technologie de visualisation collaborative. Vous aurez d’abord à évaluer la performance de votre matériel et/ou de prévoir l’ajout d’outils requis pour projeter les visuels dynamiques. Et ensuite, nous vous recommandons d’apporter une attention particulière à l’espace requis pour la collaboration nécessaire à l’optimisation de cette technologie.

1.3 Expertise requise
Ce projet numérique requiert deux niveaux d’expertise, à l’externe et à l’interne. D’un point de vue interne, un audit des besoins spécifiques vous aidera à cibler les besoins optimaux. Vos ingénieurs pourront participer à cette formulation avec l’aide de vos superviseurs d’opération. Ils seront aussi les opérateurs du jumeau numérique. Il est donc important d’établir un profil professionnel requis pour cette fonction. Votre département des ressources humaines pourra vous appuyer à cet égard.

L’expertise externe prépare les images 3D développées sur des logiciels d’imagerie 3D, « scanne » les images de vos équipements et les retouche. Ensuite, des spécialistes de la programmation 3D intègrent les images dans un logiciel permettant l’interactivité qui va reproduire exactement les fonctionnements de vos équipements. Plusieurs firmes se spécialisent dans la production de ces images virtuelles spécifiquement travaillées pour les besoins du jumeau numérique.

1.4 Structure numérique pour gérer les contenus (images et datas)
Le jumeau numérique requiert l’usage d’un nombre impressionnant de données. Pour ce faire, votre réseau numérique doit avoir une capacité importante pour traiter les données en direct, pour sauvegarder le matériel, l’archiver et le sécuriser. Votre équipe de technologie a un avantage à être impliquée dans ce projet.

1.5 Temps
L’implantation d’un jumeau numérique est un atout à long terme. Si vous envisagez l’intégration d’un jumeau numérique à vos opérations, prévoyez plusieurs mois devant vous !

1.6 Budget alloué
Le jumeau numérique est une solution qui implique un investissement important et à long terme. Une fois implantée, celle-ci a l’avantage de se dupliquer facilement à plusieurs besoins. Les projets subséquents s’avèrent moins coûteux.

Étape 2 : PRÉPARATION DES COMPOSANTES DU JUMEAU NUMÉRIQUE

2.1 Matériel visuel 
2.2 Préparation de l’espace de visualisation et de la structure numérique
2.3 Constitution de l’équipe de conception du jumeau numérique
2.4 Analyse des compétences à développer par les usagers du jumeau numérique

2.1 Matériel visuel 
En tout premier lieu, nous vous recommandons de faire un audit du matériel visuel disponible dans votre entreprise pour le projet ciblé. Nous vous invitons à rassembler ce matériel à un seul endroit et à l’identifier de façon claire pour faciliter les recherches éventuelles.
Lorsque vous aurez choisi l’entreprise technologique qui pourra vous accompagner dans l’implantation du jumeau numérique, une analyse de la qualité du matériel visuel sera effectuée afin d’évaluer les besoins pour générer du nouveau contenu.

2.2 Préparation de l’espace de visualisation et de la structure numérique
Identifier l’espace collaboratif désigné pour développer et visualiser le jumeau numérique.
Préparer l’infrastructure numérique pour accueillir cette technologie.
Commander le matériel de visualisation choisi. L’entreprise technologique en collaboration avec votre département des TI pourra vous appuyer dans ce choix.

2.3 Constitution de l’équipe de conception du jumeau numérique
Pour démarrer le projet sur une base solide, nous suggérons de créer une équipe multidisciplinaire constituée de représentant de l’ingénierie, des technologies, de la maintenance et de l’entreprise retenue. À la lumière de notre expérience, nous recommandons la nomination d’un gestionnaire de projet qualifié pour rallier l’ensemble des acteurs pour cette implantation, et faire avancer le projet selon l’échéancier prévu.

2.4 Analyse des compétences à développer par les usagers du jumeau numérique
Le jumeau numérique requiert une expertise spécifique pour son implantation. Le choix des personnes impliquées dans ce déploiement sera déterminant pour la réussite du projet. Il est donc important de bien analyser le profil des personnes retenues. Une fois en place, cette technologie deviendra un outil de gestion intégré au processus de l’entreprise. Il sera judicieux de bâtir un plan de formation spécifique pour maximiser son usage à l’interne.

Étape 3 : IMPLANTATION AU CŒUR DES OPÉRATIONS

3.1 Plan de match sans s’éloigner de l’objectif
3.2 Gestion des attentes
3.3 Les indicateurs de performance
3.4 Intégration en douce 

3.1 Plan de match sans s’éloigner de l’objectif
Le jumeau numérique offre une multitude d’avenues. Il est facile de s’enthousiasmer et d’ajouter des fonctions à l’objectif d’origine. Il sera donc important de s’en tenir au premier objectif du projet pilote, sans quoi, l’essoufflement se ressentira, créant un impact négatif sur la réalisation du projet.

3.2 Gestion des attentes
L’importance d’un objectif précis, clairement énoncé et ratifié par la haute direction est essentielle pour la réussite du projet. Avec cet atout en main, le gestionnaire de projet pourra suivre la ligne directrice et faciliter ainsi la gestion des attentes qui se pointeront en cours de projet.
Une communication régulière sur les enjeux et l’avancement du projet permettront de rallier les acteurs, tout en favorisant l’identification de solutions rapidement.

3.3 Indicateurs de performance
L’identification des indicateurs de gains s’avère un élément déterminant pour maximiser l’apport du jumeau numérique. Ceux-ci doivent faire partie de la réflexion au démarrage du projet. Ils auront un effet motivant et permettront aussi de mieux gérer les attentes.


3.4 Intégration en douce
Le projet pilote permettra d’intégrer cette nouvelle technologie en synergie avec les opérations de votre entreprise. Les usagers pourront se familiariser avec une nouvelle façon de travailler. Des modifications pourront s’opérer en créant moins de perte en productivité. De plus, nous proposons de prévoir un deuxième projet, qui selon de récentes recherches*, est gage d’une meilleure implantation intégrée.

*Ashkenas, Ron & Matta, Nadim; “How to Scale a Successful Pilot Project”, Harvard Business Review Leader’s Handbook, January 2021

Étape 4 : MAINTIEN EN APPUI AU PROCESSUS D’AMÉLIORATION CONTINU

4.1 Jumeau numérique et processus d’amélioration continue
4.2 Budget annuel de mise à jour du contenu

4.1 Jumeau numérique et processus d’amélioration continue
Il s’avère judicieux de conserver le comité pluridisciplinaire en place pour faire évoluer l’usage du jumeau numérique au rythme des enjeux rencontrés par l’entreprise. Cette technologie est un outil idéal pour appuyer le processus d’amélioration continue des opérations.

4.2 Budget annuel de mise à jour du contenu
En intégrant le jumeau numérique à la gestion des opérations, un budget d’investissement annuel dans la production de contenu numérisé et de programmation sera nécessaire.

Conclusion
Comme vous pouvez le constater, le jumeau numérique est une technologie complexe qui demande un déploiement important, et qui peut générer des gains substantiels générés sur du long terme. Cette technologie est à l’aube de son déploiement dans les opérations de maintenance et toute entreprise qui s’y intéresse dès maintenant aura un pas d’avance sur son marché.

Qui est Imagine 4D ? Avec plus de 30 ans d’expérience en simulation, Imagine 4D a été fondé par une équipe d’experts en technologie aérospatiale. L’entreprise a développé des technologies de réalité virtuelle, uniques par leur rendu réaliste et précis. Puisqu’il existe un potentiel grandissant pour l’usage de ces data, la visualisation sera essentielle pour accéder à ces informations. Voilà pourquoi nous désirons être la référence pour la visualisation de contenu 3D en entreprise. Pour en savoir davantage sur notre expertise : https://imagine-4d.com/digital-twins/

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Last modified: 23/03/2021

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