Des jumeaux numériques partout pour gagner en efficacité, notamment énergétique. C’est ce qu’ambitionne le géant allemand Siemens qui, lors d'une journée de présentation à la presse mi-octobre, a présenté des cas d’usages de ses technologies dans les secteurs de l’industrie, du bâtiment et des transports. La clé derrière ces applications : la remontée d’informations réelles, et pas simulées, via des réseaux de capteurs.
L’entreprise a notamment donné à voir l’un de ses projets phares : le quartier Berlin-Siemensstadt, une zone de la capitale allemande issue du réaménagement d’anciennes usines Siemens, vouée à atteindre un objectif carbone neutre. «Pour cela, nous réalisons un jumeau numérique intégral du quartier, ce qui nous permet de dimensionner son infrastructure énergétique : les pompes à chaleur, les panneaux photovoltaïques, la recharge bidirectionnelle des véhicules électriques, jusqu’au réseau électrique», présente à L’Usine Nouvelle Peter Koerte, directeur technique de l’entreprise. «Une fois le projet opérationnel, l’installation de capteurs nous permettra de mesurer et optimiser la consommation énergétique, et de mieux comprendre les usages, ajoute le responsable. C’est vrai pour les bâtiments neufs et anciens, grâce au rétrofit et à l’installation de capteurs.» Au-delà de ce projet pilote, l’entreprise vante les atouts de cette approche dans les bâtiments, les transports ou encore les projets industriels.
Optimiser la gestion des bâtiments et des transports
«Nous participons à résoudre la crise énergétique grâce au logiciel», veut croire Thomas Kiessling, directeur technologique de Siemens Smart Infrastructures. L'expert rappelle que 40% de l’énergie mondiale est consommée par les bâtiments – dont un tiers par leur exploitation – et que 75% des bâtiments commerciaux présentent de mauvaises performances énergétiques. «Les bâtiments sont un enjeu massif de décarbonation, insiste-t-il.
Lancée en juin, l’offre de Siemens pour la gestion des bâtiments compte déjà une centaine de clients. Elle vise à rassembler les données de capteurs présents dans un bâtiment – indépendamment de leur fabricant – grâce à un simple ordinateur industriel. De quoi réaliser un jumeau numérique de l’installation pour en optimiser l’exploitation selon différents scénarios, mais aussi de détecter des comportements responsables de pertes énergétiques et de gérer le budget CO2 d’un ensemble d’immeubles.
Côté transports, Siemens vise à améliorer l’expérience des usagers du train pour le rendre plus attractif et limiter le recours à la voiture individuelle. Là, le jumeau numérique voit grand : à l’échelle du train mais aussi de tout un réseau de voies ferrées. L’équipement des wagons en capteurs doit ainsi permettre d’assurer leur maintenance prédictive, en anticipant les pannes, mais aussi de surveiller l’affluence en temps réel… Et de l’anticiper. La solution – adoptée par la compagnie ferroviaire Thameslink au Royaume-Uni – permet ainsi aux usagers d’obtenir des prédictions de remplissage d’un train ou d’une station, quelques minutes ou quelques jours à l’avance.
Agrégées à l’échelle d’un réseau, ces données doivent permettre, d’après l’entreprise, de réduire les coûts de maintenance de 15% et les arrêts imprévus au dépôt de 30%. Participant à augmenter la disponibilité des trains sur une ligne, facilitant l’optimisation des plannings… Et la réduction des temps d’attente et de l’affluence.
Vers un métaverse industriel
Issues de l’industrie 4.0, où le jumeau numérique s’impose comme un incontournable, ces applications se basent sur la convergence du numérique et de l’opérationnel (IT – OT). « Nous devons nous inspirer des vitesses de développement du monde logiciel en rapprochant les mondes physique et digital ; pour cela, il faut agréger tout un flot de données », estime Reiner Brehm, responsable de la transformation digitale de Siemens, qui estime à 100 téraoctets par heure la quantité de données générée par l’industrie.
En guise de démonstrateur, le responsable présente une petite voiture autonome dont la conception s’est faite autour de plusieurs jumeaux numériques, à différentes échelles. D’abord, un double numérique de la puce de navigation, puis du véhicule et de tous ses composants, puis de la ligne chargée de le produire… avant de le faire rouler, virtuellement, dans une ville numérique. Et entraîner le pilote automatique dans un environnement sûr. En pratique, cette approche a été adoptée par l’usine Siemens de Hambourg pour faire face à la pénurie des puces. « Nous avons dû faire appel à un autre fournisseur de composants, raconte Reiner Brehm. Nous avons donc intégré ce nouveau composant dans le jumeau numérique de notre produit pour l’adapter à ses spécificités avant de le produire. »
Selon l’entreprise, cette approche devrait s’intégrer dans un ensemble technologique plus large : le métavers. « Le jumeau numérique est un élément fondamental du métavers industriel, assure Peter Koerte. Le chemin vers cet objectif est de passer d’un outil de design à un outil de simulation multi-physique, que l’on rendra ensuite collaboratif, photo-réaliste puis temps-réel. » Une possible révolution pour la conception industrielle qui, de l’aveu du responsable, « ne sera pas pour tout de suite ».
