Environnement & Technique : Le jumeau numérique peut-il être qualifié d'innovation de rupture ?
Rani El Meouche : Le terme de jumeau numérique est apparu pour la première fois en 2002, à la faveur d'un article publié par Michael Grieves. Mais c'est depuis seulement quelques années qu'il a pleinement investi le paysage français. Ce n'est pas une technologie de rupture – peu le sont. Au contraire, elle s'inscrit dans la continuité des outils que les secteurs de l'industrie lourde et de la construction utilisaient jusqu'alors pour conceptualiser et optimiser leur production.
En effet, avant l'émergence du jumeau numérique, les logiciels de conception et de dessin assisté par ordinateur (CAO-DAO), combinés à un système d'information géographique (SIG), donnaient déjà une vision fine des bâtiments avant leur construction. Le BIM (Building Information Modeling) a adjoint à la sémantique existant dans les logiciels de CAO-DAO une représentation en 3D et une modélisation des informations du bâtiment. La question de la performance énergétique s'est ensuite emparée de la technologie BIM et a donné naissance au BEM (Building Energy Modeling) pour simuler les flux énergétiques d'un bâtiment en fonction de scénarios utilisateurs prédéfinis. Enfin, le BMS (Building Management System) s'est aussi saisi de la même méthodologie pour y inclure le diagramme des architectures systèmes, la collecte des mesures et la programmation des contrôles.
Qu'apporte le jumeau numérique à ces outils existants et reste-t-il des marches à gravir ?
La pierre ajoutée à l'édifice par le jumeau numérique est le suivi en temps réel des données du bâtiment. Peu de modèles de cette technologie font travailler en même temps la géométrie (représentation 3D), la physique (matériaux utilisés) et la sémantique (caractéristiques de l'objet). C'est pourquoi, pour capitaliser efficacement sur ce suivi, il s'agit maintenant de travailler à la convergence des trois modèles précédemment cités – BIM, BEM et BMS – au sein d'une architecture commune de suivi d'un bâtiment en temps réel.
En d'autres termes, notre enjeu est maintenant de travailler à l'interopérabilité et à la standardisation des données entre toutes ces modélisations de systèmes. Ce n'est pas une tâche facile, car beaucoup de logiciels mettant en œuvre ces typologies de modèles utilisent des formats propriétaires. Mais, à l'instar de l'évolution qui a lieu avec les données issues du SIG et de leur standardisation dans le cadre de l'Open Geospatial Consortium, nous formulons des recommandations afin que dans un futur proche une norme commune puisse être mise en place.
Comment faire de ces recommandations des réalités ?
Pour cela, il faut que des passerelles soient créées entre entreprises du bâtiment et acteurs de l'industrie. En effet, le secteur de la construction accuse un peu de retard dans le développement du jumeau numérique par rapport aux entreprises utilisant des lignes industrielles. En effet, ceux reproduisant par exemple un processus de fabrication de voitures ou de batteries sont des systèmes fermés. Les éléments interagissent. Les apports extérieurs (éventuelles actions humaines ou mécaniques) sont codifiés et prévus. Même la durabilité voulue pour une batterie et donc, par extension, son efficacité énergétique sont déterminées à l'avance. Au contraire, les jumeaux numériques de bâtiments doivent jouer avec des contingences liées à l'occupation des lieux. En effet, si dans les bâtiments à usage tertiaire, elle se fait selon des règles, on est plutôt de l'ordre des systèmes semi-ouverts. Il y aura toujours un événement non prévu dont le suivi en temps réel saura récupérer les données afférentes, mais qui n'aura pas de lois pour principes, et dont la répétabilité pourra être difficilement prédite. L'apparition de l'IA dans certains types de jumeau semble néanmoins changer la donne.
