Qu’est-ce qu’un jumeau numérique ? Exemples et conseils dans la construction

À l’ère numérique, les entreprises recherchent de plus en plus des moyens d’exploiter le pouvoir des données pour améliorer leurs activités. Un concept émergent qui aide à atteindre cet objectif est le jumeau numérique.

En termes simples, un jumeau numérique est une réplique numérique d’un objet ou d’un système physique. Avec les modèles numériques, les entreprises peuvent obtenir des informations précieuses sur le fonctionnement de leurs produits et améliorer leurs processus décisionnels en identifiant les améliorations potentielles avant la conception. Nous vous recommandons l’utilisation d’un logiciel de jumeaux numériques qui vous permette d’exploiter pleinement la puissance de cette technologie.

Qu’est-ce qu’un jumeau numérique «Digital Twin» ? Et comment peut-il aider à améliorer dans le secteur du bâtiment ? 

Qu’est-ce qu’un jumeau numérique ?

Un jumeau numérique est une représentation numérique d’un objet ou d’un système physique, conçue pour faciliter et améliorer la prise de décision. Il peut être créé pour tout type d’objet, y compris les machines industrielles, les bâtiments, les ponts et même les humains.

Typiquement, les jumeaux « twins » numériques sont composés de données provenant de capteurs et d’autres sources qui sont utilisées pour modéliser, simuler, prédire et optimiser le comportement et la conception de divers composants et systèmes qu’ils représentent en temps réel.

Par exemple, un jumeau numérique peut être utilisé pour surveiller le fonctionnement et l’état des systèmes d’infrastructure critiques en temps réel, tels que les réseaux électriques ou les systèmes de contrôle du trafic. Ils peuvent également être utilisés pour simuler le comportement de systèmes complexes, tels que l’économie mondiale ou une usine de production avancée. Dans l’ensemble, les jumeaux numériques sont des outils extrêmement puissants capables d’analyser et de comprendre le comportement d’un large éventail de systèmes. C’est pourquoi ils deviennent de plus en plus populaires dans de nombreux domaines différents, de l’ingénierie à la santé.

le jumeau numérique dans la construction

Technologie du jumeau numérique : exemples et champs d’application

Les jumeaux numériques sont largement utilisés dans différents domaines : 

• ingénierie : les entreprises aérospatiales et automobiles exploitent cette technologie depuis des années pour concevoir de nouveaux produits et améliorer les produits existants, surveiller les performances des véhicules et trouver des moyens de réduire la consommation d’énergie ;
• production : dans le processus de production, les jumeaux numériques sont utiles pour vérifier que les produits répondent à des normes spécifiques avant leur mise sur le marché et permettent aux fabricants d’identifier les problèmes à l’avance, afin de pouvoir prendre des mesures avant le début de la production ;
• développement et l’aménagement urbain : le jumeau numérique peut être utilisé pour améliorer les infrastructures urbaines. Les urbanistes comparent les données provenant des capteurs situés dans toute la ville (modèles de circulation, niveaux de pollution ou cheminement des piétons) aux données historiques stockées dans le cloud ou ailleurs pour mieux comprendre le fonctionnement des villes, identifier les problèmes potentiels et améliorer leur durabilité et leur efficacité.

Qu’est-ce qu’un digital twin dans la construction, l’ingénierie et l’architecture ?

Un secteur qui a pu bénéficier fortement des avantages apportés par les jumeaux numériques est celui de la construction, et c’est pourquoi l’utilisation des jumeaux numériques devient de plus en plus courante dans les projets de construction.

Jumeau numérique dans la construction

Lorsque nous parlons de jumeau numérique dans la construction, nous pouvons nous référer soit à des ouvrages encore en phase de planification, soit à des ouvrages déjà construits.

Dans le premier cas, l’ouvrage est « construit » virtuellement avant d’être effectivement construit. Cela signifie que l’on peut simuler tout ce qui gravite autour de la construction d’un bien, en identifiant, avant même le début du chantier, les éventuels conflits et inconvénients et en réalisant ainsi des économies considérables en termes de temps et de coûts.

Le deuxième cas concerne la reproduction numérique d’un bien du patrimoine bâti. En reproduisant virtuellement un ouvrage bâti à un niveau de détail tel que l’on peut parler de jumeau numérique, ce modèle peut être utilisé pour des projets futurs, des travaux de récupération et de réutilisation ou pour planifier sa gestion et sa maintenance.

Les jumeaux numériques des bâtiments offrent, donc, de nombreux avantages tout au long du cycle de vie d’un bâtiment :

• au stade de la conception, ils peuvent être utilisés pour tester différents scénarios et identifier celui qui est optimal pour le but de la construction, réduisant ainsi le temps et les coûts de conception ;
• en phase de construction, ils peuvent être utilisés pour suivre le processus de construction et identifier à l’avance les problèmes éventuels en veillant à ce que le projet soit achevé dans les délais et dans les budgets prévus ;
• en phase de maintenance, le jumeau numérique est continuellement enrichi de données et devient une reproduction fidèle de la réalité qui permet d’identifier rapidement les éventuels problèmes et aide à prolonger la durée de vie d’un bâtiment en réduisant les coûts d’exploitation.

BIM vs jumeau numérique : quelle est la différence ?

Les jumeaux numériques et les modèles BIM sont tous deux des représentations numériques d’objets physiques, mais ils diffèrent en termes de fonctionnalité et de but.

Un modèle BIM est une représentation numérique d’un objet physique ou d’un système qui est utilisé à des fins de planification, de conception et de construction peut contenir des données telles que les dimensions, les propriétés des matériaux et les spécifications de construction.

Les jumeaux numériques sont des modèles dynamiques qui peuvent être utilisés pour surveiller et gérer les performances des objets physiques en temps réel. Les jumeaux numériques peuvent être dérivés des modèles BIM, mais ils nécessitent des sources de données supplémentaires pour être pleinement fonctionnels et sont, donc, souvent utilisés dans le contexte de l’IdO.

BIM vs jumeau numérique

En fin de compte, les jumeaux numériques et les modèles BIM représentent à la fois la version numérique des objets physiques, mais diffèrent par leur objectif : les jumeaux numériques sont généralement utilisés pour la surveillance et la gestion, tandis que les modèles BIM sont principalement utilisés pour la planification et la conception.

Jumeaux numériques et IdO : la combinaison gagnante pour la numérisation des bâtiments

L’IdO joue un rôle très important dans la création du jumeau numérique pour un projet de construction. Grâce à des capteurs et des appareils connectés à Internet, l’IdO « Internet des Objets » peut aider à garantir que tous les aspects du projet sont étroitement surveillés et contrôlés.

Le jumeau numérique BIM enrichi de données provenant des capteurs IdO peut être utilisé pour :

• analyser l’état d’avancement du projet de construction et identifier les problèmes potentiels à l’avance ;
• prendre des décisions sur la façon d’optimiser les performances du bien ;
• aider à améliorer la sécurité sur les chantiers en fournissant des données en temps réel sur les dangers potentiels.

Dans l’ensemble, l’IdO fournit le liant numérique qui peut nouer ensemble des systèmes disparates et des sources de données pour créer le jumeau numérique du monde physique. Lorsqu’il est appliqué à la construction, un tel jumeau numérique peut fournir une vue en temps réel du projet qui contribue à améliorer la communication entre les entrepreneurs et les parties prenantes et fournit des données précieuses pour l’amélioration continue des projets de construction.

Quels sont les conseils pour mettre en œuvre au mieux le jumeau numérique dans un projet ?

Comme nous venons de le voir, le jumeau numérique est la représentation numérique d’un bien dans sa complexité. Pour qu’un modèle 3D plus courant puisse être converti en jumeau numérique d’un bien, il est nécessaire que ce modèle contienne toutes les informations, données et couches du bien réel, atteignant un niveau de détail correspondant à un LOD 500.

Pour la réalisation d’un jumeau numérique, il est donc indispensable d’intégrer les différentes sphères de conception du monde de la construction (structure, architecture, MEP) et d’utiliser simultanément plusieurs technologies telles que les scanners laser, les capteurs, la méthodologie BIM et les objets intelligents basés sur l’Internet des objets (IoT). En connectant des capteurs aux actifs physiques, les gestionnaires de la construction peuvent collecter des données en temps réel qui peuvent être utilisées pour améliorer la gestion du projet et la maintenance de la construction.

Mais comment mettre en œuvre un jumeau numérique et une solution IdO ?

Jumeau numérique et solution IdO

Tout d’abord, vous devez créer une réplique numérique de votre projet à l’aide d’un logiciel BIM. Une fois le modèle numérique créé, il est nécessaire de le remplir de données. Ces données peuvent provenir de diverses sources, notamment des capteurs, des drones et des méthodes de détection traditionnelles. Les données collectées doivent ensuite être intégrées dans le modèle numérique via une plateforme cloud. Enfin, il sera nécessaire de surveiller et de mettre à jour en permanence le modèle numérique à mesure que le projet de construction évolue.

Pour rendre cette mise en œuvre extrêmement simple, nous vous recommandons de choisir un logiciel GEM BIM qui vous permet de gérer de manière parfaitement intégrée toutes ces activités :

• visualiser et analyser les données collectées par les capteurs IdO directement sur le jumeau numérique (BIM IoT platform) ;
• enrichir le modèle BIM avec d’autres données significatives pour le suivi ;
• suivre toutes les données à travers un système de business intelligence qui permet de créer des rapports détaillés, d’effectuer une analyse des activités effectuées et de gérer les tickets jusqu’à la fermeture (BIM Facility Management).

Les étapes de la création d’un jumeau numérique dans le secteur de la construction

Maintenant que nous savons quelles informations nous avons besoin et quels outils seront nécessaires pour la réalisation d’un jumeau numérique, examinons ensemble les phases par lesquelles passe son processus de création :

• conception ou relevé : dans cette première phase, il est question de conception ou de relevé en fonction du type de bien. S’il s’agit d’une nouvelle construction, il sera question de conception, s’il s’agit d’un bien existant, il sera question de relevé. Cette phase vise, dans les deux cas, à établir tous les aspects géométriques et informatifs du bien, à implémenter ensuite dans le modèle. Le relevé ou la conception ne concernent pas uniquement les données géométriques et les aspects architecturaux, mais le bien dans sa totalité (structures, installations, matériaux, etc.) ;
• modification et personnalisation du modèle : cette phase vise à personnaliser le modèle en l’adaptant aux besoins spécifiques des parties prenantes ou de la phase du cycle de vie dans laquelle se trouve le bien ;
• partage et collaboration : la réalisation du jumeau numérique a dès le départ une dimension collaborative, car comme nous l’avons dit, elle implique les professionnels des différentes phases de conception (structure, architecture, MEP). Mais le partage et la collaboration liés à l’utilisation d’un jumeau numérique se poursuivent tout au long du cycle de vie du bien. Le jumeau numérique est en effet partagé, également par le biais de l’utilisation de plateformes de collaboration BIM spécifiques, et grâce à son utilisation et à la méthodologie BIM, des flux de travail entièrement ouverts et collaboratifs sont déclenchés.

Si vous êtes intéressé par le sujet et que vous avez besoin d’approfondir les thèmes liés à la création d’un jumeau numérique, lisez Comment créer un modèle de jumeau numérique : le guide étape par étape.

Quels sont les avantages du jumeau numérique dans la construction ?

Comme il est facile de le deviner à la lecture des paragraphes précédents de cet article, les avantages de la mise en œuvre et de l’utilisation du jumeau numérique dans le secteur de la construction sont nombreux, mais examinons ensemble les six principaux : 

• optimisation de la phase Exploitation et Maintenance (O&M) : disposer du jumeau numérique de notre bien nous permet d’établir, grâce à l’utilisation de logiciels spécifiques de gestion des actifs, des plans de maintenance précis, actualisables et partageables ;
• meilleure collaboration et communication : grâce à des plateformes de collaboration appropriées, il est possible de travailler de manière partagée et collaborative sur un seul jumeau numérique ;
• meilleure efficacité : les jumeaux numériques permettent en effet de simuler le chantier et l’environnement dans lequel l’équipe de construction opérera, ce qui permet à son tour d’identifier les conflits et les interférences et de les résoudre avant le début du chantier, en économisant du temps et de l’argent ;
• meilleure sécurité : La sécurité est une priorité absolue dans le secteur de la construction et les jumeaux numériques contribuent à l’améliorer en identifiant les dangers potentiels avant qu’ils ne se produisent grâce à la surveillance en temps réel et à l’analyse prédictive. Intervenir sur la sécurité permet à son tour de réduire les coûts associés aux retards imprévus ou aux incidents sur le chantier ;
• meilleure qualité de conception : grâce au jumeau numérique, les professionnels impliqués ont la possibilité d’évaluer numériquement l’ouvrage dans sa globalité et sa complexité, les matériaux et les finitions, les installations et les équipements, etc. Cela permet clairement de faire des choix de meilleure qualité et d’être sûr de respecter les normes de qualité requises ;
• réduction des coûts de construction : en utilisant le jumeau numérique, il est possible de simuler différentes options de conception et d’évaluer leurs performances avant le début de la construction, réduisant ainsi la nécessité de modifications coûteuses pendant le processus de construction. Le jumeau numérique permet également d’optimiser l’utilisation des matériaux et des ressources, et permet aux parties prenantes de collaborer de manière plus efficace, sur une seule plateforme pour partager des informations et prendre des décisions, ce qui aide à éviter les malentendus et réduit le risque d’erreurs coûteuses.

Maintenant que vous connaissez les nombreux avantages que peut apporter la mise en œuvre d’un jumeau numérique, il ne vous reste plus qu’à intégrer cet outil dans votre flux de travail grâce à un logiciel de jumeau numérique spécifique, professionnel et intuitif, qui vous permettra d’exploiter tout le potentiel du jumeau numérique dans le domaine de la construction et de l’infrastructure.

Pour en savoir plus, lisez ausi : BIM et Jumeau numérique : différences et utilisations dans le secteur AECO