La Révolution Multivers,
Le jumeau numérique au coeur du renouveau industriel européen
Un outil mal connu du grand public :
Les jumeaux virtuels ou jumeaux numériques sont méconnus alors qu’il s’agit d’une révolution dans ce domaine, qui impacte notre façon de produire, de risquer, de suivre un produit durant son cycle de vie, et d’innover.
Pour le grand public, le sujet est mal appréhendé alors qu’il est une source d’innovation et de profonds changements, y compris au service de notre chère planète.
C’est pour tenter de réparer cette injustice que Florence VERZELEN, diplômée de l’École Polytechnique et de l’École Nationale Supérieure des Mines de Paris, et Directrice Générale adjointe en charge des industries, du marketing et du développement durable chez Dassault Systèmes, a eu l’initiative d’écrire un ouvrage très documenté sur les jumeaux virtuels et leur impact économique et environnemental.
Un accélérateur de l’innovation pour la décarbonation
La transformation numérique et écologique aéronautique et spatiale apporte une grande contribution à la décarbonation, que ce soit en matière de carburants durables, d’avions électriques ou d’avions à hydrogène, ou encore en matière surveillance du climat, de cybersécurité ou de systèmes de navigation par satellites, d’exploitation de l’espace avec leurs tempos respectifs.
Dans tous les cas, les jumeaux virtuels et l’intelligence artificielle peuvent considérablement accélérer les innovations. Tel est le cas dans de plus en plus de startups. Boom Supersonic par exemple travaille essentiellement dans le numérique avec un jumeau sur un supersonique censé faire Paris-San-Francisco en 4h30.
Un projet de jumeaux numérique permet d’accélérer les cycles d’innovation et de les diviser par deux ou 3.
Florence explique que les jumeaux numériques sont au cœur de l’avion à hydrogène d’Airbus, et qu’ils permettent dans le cloud de faire des tests sur plusieurs aspects du projet. Nul besoin de prototypes à chaque fois, tout en ayant la possibilité de permettre le « change management » (gestion des chagements) en milieu de projet sans avoir à tout recommencer, avec pour corollaire moins de consommation de fuel
Des outils enseignés dans les grandes écoles et universités
Ces outils sont enseignés en école et en universités et dans le monde du travail aux personnes du design.
Les jumeaux virtuels sont enseignés dans les grandes écoles telles que Sup’Aero, Polytechnique, des grandes universités américaines, et dans une grande quantité de formations professionnelles (« upskilling ») pour former les ingénieurs plus anciens tel que le fait par exemple Boeing avec ses jumeaux virtuels dans l’usine.
Sécurité: parer à toutes les éventualités et réadapter
En matière de sécurité aéronautique, un avion est simulé dans un jumeau virtuel totalement conforme à la réalité, avion et environnement compris et il répond aux mêmes lois physiques, telles que celles rencontrées en cas de panne de moteur ou d’orage. En fonction de la façon dont l’avion virtuel correspondra au mouvement réel, le jumeau numérique permettra de réadapter le design, de refaire le test jusqu’à avoir l’avion le plus sécurisé possible. En matière de lutte contre les attentats, les jumeaux numériques permettent de parer au mieux à l’avance à toutes les situations, aidant le pilote à réagir dans ce cas.
Pour la formation des pilotes : comment créer des scénarios supplémentaires dans les simulateurs de vols.
Des analyses pour de la maintenance prédictive :
Pour la maintenance, tous les jumeaux numériques des Rafales de l’armée française ont leurs jumeaux numériques afin d’immobiliser le moins possible les appareils, et surtout ceux qui sont en opération sur les zones de combat.
On connait exactement la date, la nature et la durée en heures ou en jours des besoins de maintenance, pour pouvoir faire des prévisions, avoir à disposition en temps voulu tous les composants nécessaires.
Les jumeaux virtuels permettent de procéder à des analyses fines de consommation de carburant, ou d’optimisation des routes et grâce à l’IA (Intelligence Artificielle) ils permettent d’optimiser et de trouver le meilleur scénario selon le critère voulu.
La place importante de l’humain dans la conception du jumeau
Le zéro risque, le zéro défaut existe-t-il grâce aux jumeaux numériques augmentés par l’apport de l’IA?
Réponse de Florence : Il y aurait 0 risque si l’humain était capable d’identifier absolument tous les scénarii les plus imprévisibles. Mais l’imprévu est difficile à prévoir et donc à conceptualiser.
Le jumeau virtuel est aussi intelligent que l’homme sait le rendre intelligent.
Jumeau numérique et expérience client.
Plusieurs cas d’optimisation des flux en aéroport ont été réalisées avec des jumeaux numériques Par exemple pour la Covid, le jumeau numérique a dû faire la simulation des flux d’air dans l’aéroport, permettant à travers la simulation de voir si il y a contamination ou pas.
Selon la façon dont la climatisation est réalisée, une résultante possible est la réduction des maladies grâce à une climatisation optmisée.
Ce fut d’ailleurs aussi le cas dans de nombreux lieux publics tels que les théâtres, les hôpitaux, les aéroports…
Pour l’hôpital de Metz, il y avait dans une aile des personnes atteintes du Covid jouxtant celle des personnes âgées. Avec une simulation de la circulation de l’air par la climatisation et par les ouvertures de fenêtre, il a été démontré qu’avec des gestes très simples d’ouverture de fenêtres on pouvait réduire la propagation de la Covid.
La même simulation de circulation d’air a été faite dans les avions, contribuant aussi à ce même type de résultat.
Ces nouveaux outils de simulation sont tout à fait à la portée des petites entreprises qui l’utilisent car leurs prix sont établis en fonction du nombre de personnes qui l’utilisent et du nombre de fonctionnalités, comme la plupart des outils numériques.
Une certification du futur plus efficace rendue possible par les jumeaux virtuels
Le jumeau numérique peut aussi servir à la certification des innovations des grandes entreprises comme des plus petites.
Aux Etats-Unis il a été imaginé en matière d’eVTOLs que la FAA puisse certifier directement dans la plateforme du jumeau virtuel l’ensemble des tests et même certains supplémentaires, ce qui augmenterait la sécurité.
C’est le futur d’une certification plus fiable, reste à savoir combien de temps il faudra pour en convaincre les autorités.
Il n’est reste pas moins que si l’on veut vraiment une révolution des modes de transports compatible avec la décarbonation, si on veut des avions électriques et moins polluants dans des conditions de sécurité avec un nombre illimité de calculs, de tests, et moins de papiers, le jumeau virtuel est vraiment le point de départ, l’accélérateur d’une révolution de l’aérien plus durable.
Il est possible de transformer notre aviation mondiale, en la rendant durable, et le jumeau virtuel est une élément important de la solution.
La formation au jumeau virtuel : un passage obligé
La formation des étudiants comme des ingénieurs en poste a un rôle important à jouer dans la transmission des connaissances, sur cet outil qui aidera à construire l’avion écologique de demain.
Les autorités de certifications, elles aussi ont leur part de responsabilité dans cet apprentissage, pour sa mise en application la plus rapide possible, face à l’urgence climatique et géopolitique, tant dans le domaine aéronautique que dans le domaine spatial.
Un rôle stratégique dans le domaine spatial
Un chapitre aborde le rôle stratégique du domaine spatial dans la civilisation digitale et le contexte géopolitique mondial. L’Europe doit prioriser ses objectifs pour être à l’avant-garde de la révolution spatiale.
Premièrement, le domaine spatial prend une importance stratégique dans la mesure où il recoupe des enjeux liés aux télécommunications, à la cybersécurité et aux technologies d’avenir.
Deuxièmement, l’espace est en train de redevenir un lieu d’affrontement entre les principales puissances du globe.
Troisièmement, il existe un attrait croissant pour les minerais extraterrestres. Bien que cette perspective demeure lointaine et que les problèmes techniques soient légion, l’exploitation minière de l’espace suscite de plus en plus de convoitises dans la mesure où elle pourrait offrir une solution à la raréfaction des ressources sur Terre.
Si l’Europe souhaite être à l’avant-garde de cette révolution, elle ne doit pas perdre de temps et prioriser ses objectifs, en fonction des cas d’usage.
En conclusion, le jumeau numérique a un bel avenir comme puissant outil vers un monde avec des développements plus rapides pour la santé, des produits plus décarbonnés et plus sûrs. Nadia Didelot pour AeroMorning.