Accélérer la consommation durable grâce aux jumeaux virtuels

Les jumeaux virtuels, également appelés jumeaux numériques, constituent une représentation informatique en temps réel d'un produit, d'un processus ou d'un système, allant de la simple bouteille en plastique à des structures beaucoup plus complexes telles que des villes entières. Cette technologie permet aux entreprises et aux différents acteurs impliqués de concevoir, tester et modéliser des produits et des processus durables en un temps record.

L'étude a examiné cinq cas, de la grande consommation au secteur de la construction, dans lesquels l'utilisation de jumeaux virtuels permettrait de libérer 1 300 milliard de dollars de valeur économique, tout en réduisant de 7,5 gigatonnes les émissions de gaz à effet de serre d'ici 2030.

Alors que le rythme des avancées s'accélère pour rendre nos modèles économiques plus durables, cette technologie est sur le point de révolutionner de nombreux secteurs.

De votre brosse à dents à l'ordinateur ou au smartphone sur lequel vous lisez ce texte, en passant par la station spatiale internationale, le plastique est omniprésent. Mais ce matériau reste relativement nouveau. La bakélite, premier plastique synthétique au monde, n'a été découverte qu'en 1907.

Aujourd'hui, la quantité de plastique que nous utilisons a explosé. Environ 300 millions de tonnes de plastique sont produites chaque année et les chercheurs estiment que nous en avons produit environ 8,3 milliards de tonnes depuis les années 1950.

La plupart des articles en plastique que nous produisons ne sont utilisés qu'une seule fois. Ils finissent dans des décharges, des cours d'eau et, enfin, dans l'océan. Une fois dans l'environnement, le plastique peut rester intact pendant des siècles. Dans l'eau, il peut se désintégrer en petites particules appelées microplastiques, qui polluent la vie marine et peuvent pénétrer dans nos sources d'alimentation.

Les autorités de réglementation, en Europe et ailleurs, ont commencé à s'attaquer au problème, notamment en interdisant certains types de plastiques à usage unique. Mais au-delà de la pollution qu'il engendre, le plastique met en exergue une problématique bien plus large : le manque de durabilité inhérent à nos moyens de production et de consommation. Les choix que nous faisons lors de la conception, de la production, du stockage, de la distribution, de l'achat et de la mise au rebut des produits de grande consommation ont tous un impact sur l'environnement.

 

Bien que les technologies de jumeaux virtuels soient arrivées à maturité depuis des années et soient déjà bien mises en œuvre dans certains secteurs, leur potentiel reste largement inexploité.

L'étude de Dassault Systèmes et Accenture indique que les technologies de jumeaux virtuels ont été utilisées dans le développement de 85 % des véhicules électriques et dans la production de plus de 75 % de l'énergie éolienne dans le monde.

Mais leur adoption est loin d'être généralisée. En 2020, le marché mondial des jumeaux virtuels pesait environ 5,4 milliards de dollars, et l'étude prévoit un taux de croissance annuel de 36 % au cours des cinq prochaines années.

Le secteur des produits de grande consommation est considérable. Il représente jusqu'à deux tiers des volumes commerciaux internationaux et jusqu'à 10 % du PIB des États-Unis. Il est également impliqué dans de nombreux défis en matière de développement, étroitement liés à diverses industries dont l'impact sur la planète est extrêmement important, de l'agriculture aux produits chimiques.

Prenons un exemple à grande échelle : l'optimisation d'une chaîne d'approvisionnement alimentaire pour la production mondiale. Amy's Kitchen est un grand fabricant de produits alimentaires qui produit plus d'un million de repas par jour dans 30 pays. Auparavant, l'entreprise utilisait des feuilles de calcul pour effectuer le suivi de centaines de fournisseurs et livrer des milliers d'articles. L'utilisation des jumeaux numériques lui a permis d'atteindre ses objectifs de planification, de réduire le gaspillage et les coûts, d'augmenter sa visibilité et d'améliorer sa capacité à s'adapter aux perturbations de la chaîne d'approvisionnement.

Ce sont les petits ruisseaux qui font les grandes rivières L'étude de Dassault Systèmes et Accenture a examiné l'impact des jumeaux virtuels dans le développement durable de produits, en se fondant sur des données d'évaluation du cycle de vie, avec des outils de modélisation et de simulation 3D.

L'étude estime que la technologie des jumeaux virtuels permettrait d'économiser 131 milliards de dollars en coûts d'utilisation des matières premières, 6 milliards de dollars en coûts de développement de produits, et de réduire de 281 tonnes métriques les émissions de CO2, grâce à une meilleure prise de décisions.

La technologie de jumeau virtuel permettrait de relever les défis auxquels l'industrie fait face, et ce de plusieurs façons. Elle permet de limiter la consommation de ressources et d'énergie pour créer des matériaux et mettre en place des chaînes d'approvisionnement et des cycles de vie de produits plus durables.

Elle peut également aider les entreprises à avoir une bonne vue d’ensemble pour prendre de meilleures décisions. Certains jumeaux virtuels intègrent une technologie d'évaluation du cycle de vie (LCA - LifeCycle Assessment) qui mesure l'impact de diverses activités humaines sur l'air, l'eau et l'énergie.

La voie vers une plus grande durabilité commence par la conception, un domaine dans lequel les jumeaux virtuels excellent. Selon les données de la Commission européenne, 80 % de l'impact environnemental d'un produit est lié aux décisions de conception.

Prenons l'exemple d'une bouteille en plastique. Une étude de cas réalisée par Dassault Systèmes et RETAL, un fabricant mondial de solutions d'emballage, a examiné comment accroître la durabilité des emballages. Grâce à la technologie de jumeaux virtuels, Retal a pu créer des bouteilles recyclables légères, nécessitant moins de plastique, qui répondent aux besoins de rentabilité et de robustesse de ses clients. Grâce aux jumeaux virtuels, l'ensemble du processus de conception est désormais plus rapide et a nécessité moins de prototypes physiques.