« Notre objectif est d’inscrire le jumeau numérique comme outil de la transition numérique du secteur de la construction, au service de la continuité numérique, de la pérennité des données et de leur interopérabilité », commence Rani El Méouche, enseignant-chercheur, professeur à l’Ecole spéciale des travaux publics (ESTP) et titulaire de cette chaire. Celle-ci a été lancée officiellement en 2021 avec un budget de plus d’un million d’euros et six partenaires d’horizons très différents puisqu’il s’agit d’Egis, de Bouygues Construction, du  BRGM, de SNCF Réseaux, de Schneider Electric et de l’Ecole nationale supérieure des Arts et métiers (Ensam).

Le jumeau numérique utilise des technologies existantes

Pour atteindre cet objectif, plusieurs verrous devront être levés, dont en premier lieu, définir précisément le jumeau numérique et ses usages. Une gageure car plusieurs définitions cohabitent. Pour préciser son objet, Rani El Méouche entre dans le détail : « un jumeau numérique recourt à des méthodologies et des techniques existantes comme le Building information modeling (BIM), les Systèmes d’Information Géographiques (SIG) ou les objets connectés (IoT). Ils mobilisent des bases de données variées et s’appuient sur des modélisations en 2D, 3D et 4D, des simulations numériques et de l’intelligence artificielle (IA) pour certains ». Quant à l’objet modélisé, il peut s’agir d’un système, d’un bâtiment ou même d’une ville. Enfin, les niveaux de maturité seront différents depuis les modèles statiques, qui décrivent la réalité, ou dynamique, c’est-à-dire, dont l’état physique est transmis en temps réel via des capteurs.

Réconcilier les modèles réels et simulés

Des définitions très larges qui permettent déjà à cinq doctorants de travailler sur leurs thèses. La première, démarrée en 2021 porte sur la structuration des données d’un jumeau numérique pour réconcilier les modèles réels et simulés. Le cas d’étude ici est le siège de Schneider Electric à Grenoble. Baptisé IntenCity, l’ouvrage produit davantage d’énergie qu’il n’en consomme et dispose d’un modèle BIM, d’un modèle énergétique BEM et d’un autre pour son management BMS. « L’objectif est de rendre ces trois modèles interopérables, avec, à plus long terme un jumeau numérique aux échanges bi-directionnels automatisés », précise Rani El Méouche.

Anticiper les risques industriels

Autre sujet de thèse, cette fois avec les réseaux ferroviaires comme cas d’étude, porte sur les diagnostics et l’évaluation d’un jumeau numérique pour la gestion automatique d’alerte. L’ambition est d’utiliser Lidar et autres détecteurs pour identifier, mesurer et géolocaliser n’importe quel objet sur les voies, grâce à une captation et un traitement automatique des données.

La troisième thèse utilise le barrage Dumanoir en Guadeloupe pour analyser comment un jumeau numérique multi-physique et multi-échelle en milieu géologique complexe permet d’anticiper les risques industriels. Une quatrième thèse porte sur l’étude des jumeaux numériques de la construction comme des ouvrages des projets d’infrastructure. Cette thèse se déroule en lien avec Bouygues Construction. Comme elle a débuté plus tard, le doctorant cherche actuellement deux chantiers qui lui serviront de cas d’études, dont un premier, à Londres, pourrait être retenu.

Concevoir un jumeau numérique du territoire

Enfin, la dernière thèse à l'heure actuelle se déroule en partenariat avec la Métropole européenne de Lille (Mel) avec l’enjeu de concevoir un jumeau numérique du territoire en se concentrant sur la mobilité et les transports. Le doctorant étudiera comment optimiser, sécuriser et pérenniser le modèle dans une approche holistique multi-échelle. Le défi commun va d’abord consister à choisir les données utiles en fonction de chaque objectif. Un sujet qui mériterait presque une thèse à lui seul.