Les applications industrielles des jumeaux numériques

Un jumeau numérique est une réplique virtuelle d'un processus ou d'un système physique, mise à jour en temps réel grâce à des capteurs, des modèles physiques et des algorithmes d'intelligence artificielle. Il reproduit fidèlement le comportement de son homologue réel, ce qui permet de tester des scénarios – y compris extrêmes – sans prendre le moindre risque, qu’il soit physique ou financier. 

Les quatre modèles de jumeaux numériques pour l’industrie

• Le jumeau numérique opérationnel – C’est le modèle le plus répandu. Il reflète en temps réel l'état d'un équipement ou d'un processus industriel, à partir de flux de données capteurs. «Grâce à ce modèle, il est possible d’obtenir une réduction des temps d'arrêt, une diminution des coûts de maintenance grâce à la détection précoce d'anomalies, une meilleure stabilité de production et des cycles d'optimisation plus rapides», précise Mickael Desloges, Senior Advisor ‑ Assessments & Roadmaps chez Luxinnovation.
• Le jumeau numérique de simulation (ou prédictif) – Il va au-delà de l'observation: il permet de tester des scénarios avant toute intervention réelle sur le terrain. Il est ainsi possible de simuler des ajustements de paramètres, évaluer des écarts de performance et anticiper des dérives, sans risque ni coût d'expérimentation physique.
• Le jumeau numérique collaboratif (ou d'ingénierie système) – Ce modèle s'inscrit dans la conception de systèmes complexes à logiciels prépondérants (Software Intensive Systems) que l’on peut retrouver dans des applications telles que les lanceurs spatiaux, les avions de ligne ou les automobiles. Il permet de formaliser toutes les connaissances d'ingénierie, d’automatiser des processus de vérification et de simuler le fonctionnement du système avant lancement. Il génère en outre automatiquement du code embarqué à partir des données de simulation.
• Le jumeau numérique cloud (ou distribué multi-sites) – Ce modèle tire parti du déploiement cloud pour assurer la scalabilité, l'accès sécurisé aux données et l'intégration avec les systèmes IT et de production existants. Il autorise le monitoring à distance, l'analytique centralisée et la prise de décision data-driven sur plusieurs sites, sans investissement lourd en infrastructure locale.

Concevoir un jumeau numérique utile nécessite plus que la simple collecte de données. Prune Gautier, LIST

Au Luxembourg, dans le cadre de ses activités, le Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST) étend la notion de jumeau numérique à des environnements plus larges: la nature, le bâti, l’industrie. Cela permet la modélisation de systèmes tels que des réseaux d'énergie ou des infrastructures industrielles complexes, à des fins de soutenabilité et de circularité.

«Au LIST, nous considérons que concevoir un jumeau numérique utile nécessite plus que la simple collecte de données. Cela signifie construire un pont cohérent entre les modèles physiques, les mesures en temps réel et l’intelligence computationnelle. Nous visons à promouvoir l’approche du jumeau numérique: de l’acquisition expérimentale de données et l’intégration de modèles à la visualisation, la validation et les tests de scénarios, afin d’utiliser ces jumeaux pour la réaction, mais aussi pour la prédiction, et ainsi permettre la prise de décision», explique Prune Gautier, chercheur au LIST. 

Applications concrètes de jumeaux numériques 

La visite du CEA-list, à Paris-Saclay, et la présentation de sa plateforme d’innovation PRISM dédiée aux technologies numériques pour l’industrie, ont permis à la délégation d’entreprises industrielles luxembourgeoises participant au L-DIH Crossborder Tour (Paris) 2026 de toucher du doigt la réalité dans sa plus grande diversité : inspections numériques, continuité dans la fabrication additive, solutions robotiques s’appuyant sur l’IA, ingénierie logicielle… 

Le CEA-list est un laboratoire de recherche appliquée en technologies numériques rattaché au Commissariat français à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA). Il emploie un millier de personnes, dont près de 15% de doctorants.

Cette visite était effectué dans le cadre de AI-Matters, un réseau européen dédié à l’accélération de l’adoption de l’intelligence artificielle dans le secteur manufacturier. Il s’agit d’un projet qui vise à renforcer la résilience et la flexibilité de l’industrie européenne en mettant à disposition des infrastructures de test et d’expérimentation (appelées TEF, pour Testing and Experimentation Facilities). Dans ce contexte, PRISM sert de plateforme technologique ouverte pour tester, valider et déployer des solutions innovantes en fabrication additive et en intelligence artificielle, au service des industriels européens.

«Avec un espace tel que R2I – Robotique Intelligente Interactive, nous disposons d’un espace agile et évolutif au service des projets pour la mise en œuvre de scénarios industriels, depuis la conception jusqu’au déploiement dans les usines et espaces de travail», décrit Clarisse Poidevin. Directrice Innovation et Plateformes au CEA List et coordinatrice du nœud français de la TEF AI-Matters. «Nous nous appuyons sur l’IA et des jumeaux numériques interactifs et immersifs, ce qui permet d’ajouter les notions d’espace et de temps et même d’intégrer la présence humaine dans les modèles.» 

Cette approche permet de faciliter la formation des futurs opérateurs et de planifier et prévisualiser des cellules robotiques au sein d’une chaîne de production. Vérification des flux, localisation des portes, appréhension des limites technologiques: une immersion en réalité virtuelle ou augmentée (avec des caméras permettant de greffer le jumeau numérique sur l’environnement réel) permet «de désabstraire la relation avec une machine», comme l’explique M. Servat.

Autre application présentée: un robot dédié aux opérations de ponçages industriels, qui reproduit les mouvements d’un opérateur humain, tant dans l’amplitude du mouvement que dans son intensité. «Cela permet un grand nombre d’applications dans l’aéronautique ou la construction automobile, en paramétrant des formes géométriques plus complexes qu’un simple rectangle.»

Les jumeaux numériques permettent de: 

• faciliter l'exploitation robotique (programmation, visualisation des trajectoires),
• former les opérateurs via la réalité mixte,
• prévisualiser et éditer des configurations numériques en réalité virtuelle,
• entraîner des modèles d'intelligence artificielle.

Les jumeaux numériques dans l'écosystème luxembourgeois

Le Luxembourg Digital Innovation Hub (L-DIH) propose aux industriels luxembourgeois des accompagnements gratuits dans l'exploration et la mise en œuvre de technologies digitales, y compris les jumeaux numériques. Son consortium réunit Luxinnovation, le LIST, la Luxembourg House of Cybersecurity et l'Université du Luxembourg.

Dans le cadre de ces services, un workshop dédié aux jumeaux numériques se déroulera dans les locaux du LIST (Maison de l’innovation à Belval) le 28 avril 2026 de 09:00 à 13:00: «From data to digital twins – Linking models, measurements and processes»

Ouvert aux ingénieurs, data scientists, spécialistes qualité et industriels, cet atelier permettra d’explorer concrètement l'approche jumeau numérique.

Vous avez un projet industriel ou vous souhaitez en savoir plus sur les jumeaux numériques et bénéficier d’un accompagnement personnalisé (diagnostic, feuille de route, implémentation)? Contactez l’équipe du L-DIH. 

(Photo: © Axione, Safran and CEA)