Avec le lancement la chaire de recherche et d’enseignement Digital Twins for Industrial System (Jumeaux numériques pour les systèmes industriels), l’institut Mines-Télécom (IMT) a pour ambition d’accompagner les industries dans les phases de conception, de développement, d’exploitation et de maintenance d’un jumeau numérique, dans une approche globale des systèmes de production et de logistique.

Il s’agira de développer des jumeaux numériques interopérables et pilotés par les données (Data Driven) adaptés à des usages industriels, de construire des modèles holistiques d’aide à la décision et enfin de coupler les technologies d’intelligence artificielle (IA) avec des jumeaux numériques. Ces travaux de recherche seront testés et appliqués chez les industriels mécènes de la chaire, à savoir Siemens Digital Industries Software, les laboratoires Pierre Fabre et la société de conseil en ingénierie Inoprod.

Cette initiative est commune à l'école des Mines de Saint-Etienne, à l’IMT Mines Albi et à l’IMT Mines Alès avec le soutien de la fondation Mines-Télécom, et ce pour une durée de trois ans.

Pour rappel, un jumeau numérique, en modélisant le réel à l’aide d’indicateurs de performance, permet d’optimiser et d’éclairer des décisions à prendre vis-à-vis de l’équipement concerné, (pompe, moteur, machine…). Dans ce cadre, les travaux de R&D de la chaire nouvellement créée consisteront à proposer une visualisation globale des systèmes en présence, et non pas de simples actifs qui composent ledit système. Les différents modèles développés devront ainsi pouvoir être assemblés pour créer une simulation de l’ensemble du système et interagir avec lui, sur différents niveaux qui pourront s’articuler et être combinés. Ces jumeaux numériques seront traités à l’aune de la dynamique d’un système de production (de biens ou de services) et, plus globalement, du système logistique qui l’accompagne.

A ce niveau, les travaux appréhenderont les flux interentreprises et intra-entreprises pour intégrer toutes les problématiques de l’organisation et de ses flux, en tenant compte des ressources critiques et leurs aléas (machines, cycles de vie des composants, données humaines, énergie, matières, etc.) et les chaînes de valeur associées, allant du fournisseur jusqu'au client. L’idée sous-jacente est qu’à terme le jumeau numérique puisse être mis à jour en fonction des données du terrain et lisible par tous les acteurs concernés.

Les collaborateurs des entreprises mécènes, ainsi que les équipes d’enseignement et de recherche des écoles des Mines, travailleront à partir de problématiques réelles afin de répondre à des besoins spécifiques tels que l’analyse de fonctionnement, la reconfiguration, la maintenance, le pilotage en exploitation, la formation d’opérateurs, le démantèlement, etc.

Trois sujets de thèses seront développés pour lever freins technologiques et structurels au sein des écoles Mines Saint-Etienne, IMT Mines Albi et IMT Mines Alès. Les équipes de l’école des Mines de Saint-Etienne travailleront à la création de modèles prédictifs globaux tenant compte des aspects énergétiques et environnementaux de l’entreprise. Celles de l’IMT Mines Alès plancheront sur l’ingénierie et la maintenance des jumeaux numériques, tandis que l’IMT Mines d’Albi s’attachera à la problématique de couplage des jumeaux numériques avec des outils d’intelligence artificielle.

« Les jumeaux numériques bouleversent les modèles opérationnels et organisationnels des industriels, explique Frédéric Grimaud, enseignant-chercheur à l’école des Mines de Saint-Etienne et titulaire de la chaire IMT Digital Twins for Industrial System. Avec nos mécènes dont l’expérience terrain est essentielle, nous voulons accélérer cette révolution en donnant aux jumeaux numériques une dimension plus globale pour constituer un outil d’aide à la décision, y compris pour ce qui a trait à l’évolution de la demande, aux tensions sur les chaînes d’approvisionnement, à la crise énergétique, etc. »