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jumeau numérique

Industrie du futur : à chaque usine son jumeau numérique ?

Par : Thibault Deschamps
19 juin 2019
Temps de lecture : 6 min
Chapo

Ce 13 juin, le HUB Institute s’intéressait à la notion de jumeau numérique (ou Digital Twin). Le terme, apparu dans les années 2000, commence tout juste à s’insérer dans les pratiques des acteurs industriels en pleine transformation digitale et promet de considérables optimisations des processus de Product Life Management (gains de temps, de flexibilité de lignes de production, réduction des incidents…) Pour le prouver, L’Oréal et EDF présentent comment ils exploitent déjà ces jumeaux numériques.

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Avant de passer aux cas pratiques, quelques définitions s’imposent. C’est le travail de pédagogie que réalise en introduction Alexandre Lacour, Expert Industrie 4.0 du HUB Institute.

Au gré de son intervention, il revient sur la signification même du jumeau numérique. Ce "clone" virtuel de "tout objet, système ou processus physique" - qui peut donc s’appliquer à un produit comme à un bâtiment ou bien une chaîne de montage – est en quelque sorte la restitution imagée de l’ensemble des données connues d’un modèle.

On parle ici de données géométriques (extrêmement lourdes), mais obligatoires pour toute entreprise qui souhaiterait profiter de ce jumeau numérique pour effectuer des simulations avant d’initier de coûteuses et périlleuses actions dans leurs industries.

En effet, à partir de ces jumeaux, les programmes de simulation (et pourquoi pas l’intelligence artificielle prochainement) sont en mesure de tester de très nombreux paramètres avant le début des opérations concrètes (résistances physiques d’un produit à la compression, à la chaleur, espace requis dans une usine pour mettre en place ou non tel ou tel outil)…

Alexandre Lacour revient en outre sur trois niveaux de maturité du jumeau numérique :

  • Le prototype contient toutes les informations et tous les détails pour produire une version physique d’un produit (spécifications matériaux, tolérances de conception, nomenclatures, gamme de fabrication…) ;
     
  • L’instance décrit un produit physique spécifique auquel un jumeau numérique individuel reste lié tout au long de la vie. Il contient les données collectées d’un produit physique tout au long de son cycle de vie y compris lors de son exploitation et de sa destruction.
     
  • L’agrégat de toutes les instances de jumeaux numériques.

Au gré de sa présentation, à retrouver dans la vidéo ci-dessous, il évoque plusieurs acteurs du marché ainsi que des cas clients parlants.

L’Oréal définit le concept d’usine agile grâce au jumeau numérique

Puisque l’on parle de case study, Christine Monnoyeur, Operations Digital Transformation Director chez L’Oréal est la première à intervenir sur ce HUBTALK afin de présenter le programme de transformation industrielle « Opération Industrie 4.0 » de son groupe, dans lequel le jumeau numérique occupe une place prépondérante.

Avec plus de 40 usines qui produisent près de 7 milliards de produits par an (soit une commande toutes les deux secondes), L’Oréal cache derrière ses marques très populaires des lignes industrielles bien moins connues, mais pourtant extrêmement performantes.

Le groupe, habitué à réaliser la majeure partie de son chiffre d’affaires en magasin exerce aussi en e-commerce. Un canal qui prend de plus en plus d'importance, en particulier lors d’événement comme le Black Friday.

Quand plus de 50% de votre chiffre d’affaires est généré par l’e-commerce, comme à la période du 11 novembre, vous êtes obligé de changer votre manière de produire. 

 - Christine Monnoyeur

Pour être en mesure d’honorer des commandes qui se rapprochent de plus en plus de l’unité (par opposition avec les commandes en gros des magasins distributeurs), l’industrie est forcée de gagner en agilité. Ses lignes de production doivent être capables de se reformater régulièrement et rapidement avec un temps de latence entre deux formats de moins de 20 minutes (période pendant laquelle la ligne ne produit pas et occasionnant une baisse de chiffre d’affaires obligatoire).

L’exploitation d’un jumeau numérique de ces différentes lignes de production permet de simuler et définir des processus optimisés de formatage des lignes de production et surtout mieux agencer l’agenda de production des produits.

De même, le design des outils de l’usine est entièrement effectué virtuellement grâce au jumeau numérique de cette dernière. Christine Monnoyeur prend pour exemple les cuves de mélange des produits qui étaient auparavant achetées chez le fournisseur et dont le moindre défaut de conception engendrait de considérables pertes de temps. Un aléas aujourd'hui résolu par la virtualisation de l'objet dans son contexte industriel (test des paramètres de résistance, d'espace, etc.)

Organiser des travaux critiques en centrales nucléaires avec plus de sérénité

De son côté, Michel Terver, directeur technique Usine de production d’EDF, évoque un secteur très demandeur en matière d’entretien et de rénovation : celui de la centrale nucléaire.

La France qui est l’un des leaders en la matière dispose d’un grand nombre d’infrastructures nucléaires conçues avant les années 70. Leur entretien et leur modernisation sont donc des chantiers qui pourraient considérablement être optimisés par l’intégration des nouvelles technologies.

Michel Terver souligne plusieurs d’en elles comme des priorités d’EDF, à savoir :

  • L’internalisation d’un data lake propriétaire pour stocker les données industrielles à la disposition du groupe ;
  • L’exploitation de l’internet des objets industriels (ou IIoT) ;
  • L’augmentation des salariés grâce aux technologies de réalité mixte ;
  • Et enfin la virtualisation, grâce aux jumeaux numériques, de toutes les infrastructures existantes.

Une filière technologique entière d’EDF est dédiée à la numérisation des centrales nucléaires avec pour enjeux principaux : des gains de temps dans les agendas de maintenance, mais aussi une augmentation de la sécurité impérative dans le cadre de travaux aussi sensibles.

Par l’observation des opérations menées sur les centrales les plus récentes (et disposant donc de jumeaux numériques), Michel Terver observe :

"Avant l’exploitation des jumeaux numériques dans nos processus de chantier, nous accusions des dépassements de budget de près de 30%. Depuis cette valeur a chuté aux alentours de 1%. De même, comme nous sommes en mesure de mieux agencer les chantiers pour en mener un maximum sur une même période, le temps de fermeture d’une centrale nucléaire n’est plus limité qu’à 5 jours."

Pour EDF, beaucoup reste à faire. Si les performances du jumeau numérique ne sont plus à prouver, le groupe entend étendre son potentiel aux fonctions de tous ses opérationnels.

En effet, Michel Terver admet que "pour l’instant seule une poignée de spécialiste ont accès aux données issues de ces jumeaux numériques". Un "élitisme" conjoncturel tant le maniement de cet outil et de la data produite implique des connaissances métier très particulières ainsi que des terminaux suffisamment puissants pour les manipuler.

EDF a donc pour projet de démocratiser l’accès au potentiel des jumeaux numérique auprès de plusieurs milliers d’employés, jusqu’à 30 000 en comptant les prestataires extérieurs de l’entreprise.

Une collaboration qui présente de nouveaux enjeux, notamment en matière de cybersécurité. Est-ce une bonne idée de diffuser à l’extérieur du réseau de l’entreprise les données géométriques d’installations aussi critiques que des centrales nucléaires ? Comment les sécuriser ? Des questions auxquelles répond Michel Terver dans cette vidéo. 

 

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Titulaire d’un master de journalisme et d’un DUT Services et Réseaux de Communication, Thibault s'appuie également sur sa culture de l’IT et du marketing,...