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Réinventer les aéroports de demain grâce aux jumeaux numériques
Si le secteur de l'aviation emploie plus de 87 millions de personnes dans le monde, il contribue aussi à plus de 4 % du PIB mondial. Ouverts 24 h/24, 7 j/7 et 365 jours par an, les aéroports assurent un lien indispensable au sein des systèmes de transport internationaux qui connectent les pays, les personnes et les entreprises.
Face à l'évolution de la demande, aux variations des conditions d'exploitation et à l'envol des coûts, la qualité des services proposés par les propriétaires d'aéroports et leurs chaînes logistiques constitue un facteur essentiel de l'expérience usager. Avec la levée des restrictions de déplacement et l'apaisement des craintes des usagers à l'égard des transports aériens, de nombreux aéroports se retrouvent saturés, tandis que d'autres sont surdimensionnés.
À l'instar d'autres propriétaires-exploitants de transports, les aéroports tendent à se transformer en organisations « basées sur les données ». Cela signifie que l'accès à des informations fiables, la bonne compréhension du contexte des données traitées et l'impact des modifications qui leur sont apportées jouent un rôle clé dans la prise de décisions adaptées pour assurer une exploitation efficace, un développement opportun des installations existantes ou la construction de nouveaux aéroports.
Malgré la complexité des défis à relever, les propriétaires et leurs chaînes logistiques doivent se montrer agiles et réactifs. Dans cet environnement dynamique, impossible de faire l'impasse sur la technologie évolutive, et notamment sur les solutions de jumeaux numériques, qui prennent en charge les processus hautement collaboratifs indispensables aux propriétaires pour trouver le bon équilibre entre satisfaction des usagers, fluctuations de la capacité et rentabilité continue.
Les données : cause ou remède ?
L'importance du volume, la diversité et la maturité des données existantes, qui doivent être gérées tout au long du cycle de vie des actifs, des processus et des systèmes d'un aéroport, reflètent l'ampleur de l'opportunité qu'elles représentent et de la technologie fournie par les jumeaux numériques.
Toutefois, étant donné qu'une grande partie de ces données se trouvent dans des systèmes cloisonnés, il est particulièrement difficile d'accéder aux différents types et sources de données, de les gérer et de les valider. Cette tâche nécessite souvent de nombreux outils et s'apparente donc très souvent à un véritable casse-tête informatique pour les organisations et les équipes concernées. Sans compter les frais continus qui vont bien au-delà des coûts classiques liés au transport international de passagers et/ou de fret.
C'est donc avec ce cas de figure, qui nécessite une expertise à la fois technique et commerciale, que doivent composer les équipes de tous les aéroports, quelle que soit leur taille. Les ingénieurs et les géomètres, responsables de la création de nouveaux actifs d'infrastructure ou de l'entretien de ceux qui existent déjà, connaissent déjà bien les termes « BIM » et « simulation de construction », tout comme les concepts de gestion des données SIG et de modélisation 3D. Mais pour les responsables de la vente au détail, les gestionnaires de biens ou encore les membres de la direction, ce langage leur est parfaitement étranger. Voilà pourquoi il est important que chaque utilisateur, quel que soit son rôle ou sa fonction, puisse accéder à des données fiables, compréhensibles et cohérentes avec la tâche à effectuer.
Dans un monde de plus en plus connecté, où les appareils IdO fournissent facilement en temps réel ou presque des mises à jour sur l'avancée d'un projet, la condition d'un actif ou ses performances, les défis sont de taille, mais la possibilité d'obtenir d'excellents résultats aussi. Alors, comment savoir si les données sont la cause ou le remède à tout cela ?
Les solutions aux défis que je viens de citer sont, comme tous les outils et technologies numériques, uniquement des moyens d'arriver à ses fins. Mais en ajoutant à cela les dernières innovations en matière d'analyse de données et de simulation informatique à l'aide des jumeaux numériques, les utilisateurs gagnent en visibilité et en connaissance des informations. Ainsi, ils peuvent améliorer leur prise de décision dans tous les aspects du cycle de vie de l'aéroport et pour toutes les parties prenantes et disciplines concernées, notamment les usagers.
Qu'est-ce qu'un jumeau numérique ?
Afin de prendre la mesure du potentiel des jumeaux numériques d'un aéroport, il faut d'abord comprendre de quoi il retourne. Pour beaucoup, la définition par défaut d'un jumeau numérique est la suivante : un modèle BIM 3D d'un actif physique, soit dans ce contexte, une piste d'atterrissage, un terminal, un pont ou encore un tunnel. Mais faute de connexion entre la version digitale et son homologue physique dans le monde réel, il ne s'agit que d'un instantané numérique de cet actif à un moment donné.
Dans ce scénario, que l'instantané soit un modèle, un compte rendu, un rapport de maintenance ou un ensemble d'instructions d'exploitation, ses utilisateurs courent le risque d'exploiter des versions désynchronisées pouvant entraîner des reprises, des retards et/ou des coûts supplémentaires. Il leur est également impossible de consulter les informations derrière la conception, la planification de construction ou l'historique de maintenance de l'actif, et donc d'en tirer des conclusions utiles afin d'améliorer leur prise de décision.
Voici la définition de jumeau numérique que nous proposons chez Bentley : une représentation numérique d'un actif, d'un processus ou d'un système physique dans l'environnement bâti ou naturel. Un jumeau numérique connecte donc le monde physique et le monde numérique afin que ce dernier reflète le statut en temps réel ou presque de son homologue physique, ainsi que son état de fonctionnement ou encore sa position.
C'est cette connexion entre le monde physique et le monde numérique, rendue possible par notre innovation technologique en matière de jumeaux numériques, qui fait véritablement la différence. Elle va au-delà des standards et des workflows BIM devenus monnaie courante ces 20 dernières années et répond aux besoins liés au nombre d'actifs et aux disciplines que l'on retrouve dans le cycle de vie d'un aéroport.
Réinventer les aéroports de demain
Dans un contexte où la technologie évolue à toute vitesse et où les types et volumes de données se multiplient, personne n'a la « science infuse » et ne peut prévoir ce à quoi le jumeau numérique d'un aéroport ressemblera dans les années à venir et ce qu'il pourra apporter. Toutefois, je pense qu'il est possible, pour se faire une idée, de sélectionner certaines étapes clés du cycle de vie et d'observer l'expérience d'autres secteurs.
Imaginez que vous êtes responsable de l'aménagement du site d'un aéroport. Vous souhaitez simuler les flux de circulation et/ou les déplacements de piétons, sur des actifs de transport connexes ou au sein de terminaux proposés, afin de renseigner et d'optimiser le site et la conception des nouvelles installations.
Si les membres de votre équipe multidisciplinaire chargée de la conception et de l'ingénierie sont en mesure de collaborer de manière fluide où qu'ils se trouvent, ils peuvent alors échanger des données afin d'examiner différentes possibilités, simuler et optimiser la planification de la construction, puis transmettre des données de construction clé en main aux entrepreneurs sur site.
Et l'on peut pousser le raisonnement plus loin. Les jumeaux numériques assurent déjà le suivi de la livraison de projets pour les secteurs de la voirie et du réseau ferroviaire, il est donc tout à fait envisageable que les chefs de projet les utilisent pour suivre la progression de travaux sur site au sein d'un aéroport et ainsi s'assurer qu'ils n'ont pas d'impact négatif sur l'exploitation ou qu'ils ne représentent pas un danger pour les usagers.
Dans le cas particulier de l'exploitation aéroportuaire, cela permettrait notamment aux ingénieurs chargés de la maintenance de surveiller à distance la détérioration du revêtement des pistes. Grâce à la consultation des tendances de données et à l'utilisation de l'apprentissage automatique pour contrôler les fissures pouvant poser des problèmes de sécurité, ils pourraient mieux cibler les zones nécessitant des travaux de resurfaçage et les effectuer au bon moment.
Il pourrait aussi s'agir d'équiper les actifs des terminaux de capteurs IdO connectés pour transmettre des données en temps réel sur la consommation d'énergie ou les conditions météorologiques aux responsables d'aéroport. Ces derniers pourraient alors prévoir ou réagir à des variations de température ou d'hygrométrie importantes ou imprévues afin d'ajuster en conséquence le paramètres nécessaires au confort des employés et des usagers.
Ces scénarios ressemblent peut-être à des cas d'utilisation qui pourraient révolutionner les aéroports de demain grâce aux jumeaux numériques dans les années à venir, et pourtant, ils sont déjà parfaitement applicables aujourd'hui. Afin de concrétiser le plein potentiel des jumeaux numériques dans un scénario aéroportuaire, il faut aussi s'intéresser à ce qui se passe au-delà de l'aéroport, aux actifs connexes de l'infrastructure, notamment le système de transport en commun/express qui le dessert.
Ici, les jumeaux numériques permettent peut-être déjà aux ingénieurs chargés de la maintenance des voies ferrées d'optimiser les budgets et les ressources, et d'en améliorer le service, la sécurité et la fiabilité. Pourtant, puisqu'il s'agit d'un écosystème connecté de jumeaux numériques, la visibilité des données du jumeau numérique ferroviaire pourrait alerter les responsables de l'exploitation de l'aéroport de la saturation du réseau ou de ses pannes, susceptibles de retarder l'arrivée des passagers, mais aussi le départ des vols.
Grâce à l'association d'une technologie éprouvée et de données appartenant déjà à de nombreux propriétaires, à l'utilisation des workflows sur lesquels ces derniers s'appuient pour fournir les niveaux de service actuels et à la disponibilité permanente et en tout lieu offerte par les jumeaux numériques, les utilisateurs peuvent consulter, surveiller et rassembler les informations dont ils ont besoin pour prendre de meilleures décisions basées sur les données. Ces décisions sont généralement à l'origine d'une augmentation de la productivité, de la fiabilité, de la sécurité et de la durabilité, mais elles améliorent aussi l'expérience client pour les usagers des aéroports.
Faciliter l'exploitation et l'expansion des aéroports grâce aux jumeaux numériques
Comme en témoignent les inscriptions à nos Going Digital Awards ces dernières années, il est de plus en plus évident que les avantages des jumeaux numériques compensent très largement leur coût, surtout si celui-ci est ramené à l'ensemble du cycle de vie d'un actif.
Cette année, l'aéroport de Sydney compte parmi les finalistes de la catégorie Installations, Campus et Villes avec Maps@SYD et présente de nombreuses situations où l'utilisation de la technologie des jumeaux numériques a permis de gagner du temps et des heures de travail, mais aussi d'améliorer la productivité, l'efficacité de la conception et la qualité des éléments livrables, et bien sûr, de réduire les coûts.
Cet aéroport, qui s'étend sur 906 hectares à Botany Bay, est l'un des plus anciens au monde et le plus fréquenté d'Australie. Il compte trois pistes, trois terminaux et plus de 400 bâtiments. C'est avec OpenCities de Bentley que l'équipe de l'aéroport de Sydney s'est lancée dans le parcours de développement de son jumeau numérique, connu en interne sous le nom de Maps@SYD>.
Présenté comme le « Google Maps » de l'aéroport de Sydney, Maps@SYD est une passerelle vers des données historiques et en temps réel issues de plusieurs sources. Celle-ci fournit actuellement à plus de 200 utilisateurs une image complète du campus de l'aéroport, accessible sur tous les ordinateurs de l'organisation sans logiciel spécialisé.
Grâce à Maps@SYD, les chefs de projet disposent d'un accès instantané à tous les développements, actuels et à venir. Ils peuvent y superposer des études de vulnérabilité aux risques d'inondation, des zones d'intérêt environnemental particulier et des sites patrimoniaux, afin de comprendre l'impact potentiel des travaux envisagés et de faire économiser à l'équipe chargée de l'aménagement de l'espace 65 heures de travail par semaine.
Maps@SYD peut superposer des données d'applications financières et des données SIG, afin de fournir à l'équipe chargée de la location des espaces commerciaux un accès actualisé et visuellement intuitif aux noms des titulaires, aux dates d'expiration des baux, aux prix au mètre carré ou encore aux informations des licences pour la vente d'alcool. Il n'est donc plus nécessaire de se rendre à l'atelier d'impression numérique ou de demander des données à l'équipe chargée de l'aménagement de l'espace.
Maps@SYD améliore aussi les workflows des audits récurrents de l'équipement anti-incendie, des écrans d'information voyageur et des espaces confinés. Auparavant, les entrepreneurs devaient consigner les informations sur papier lors des visites, puis les téléverser dans des fichiers CAO, un processus qui était source d'erreur. Aujourd'hui, les audits sont menés avec des tablettes et les informations sont directement mises à jour dans le système d'information de l'espace, ce qui a permis de faire passer le temps accordé aux audits standards de 133 à 56 heures.
Voici un autre exemple datant de l'année dernière : Clark Construction, gagnant de la catégorie Construction numérique pour son travail sur la structure d'arrivée de l'aéroport international de SeaTac, investissement le plus complexe de l'aéroport de Seattle, construit il y a 69 ans.
Ce projet, destiné à l'un des aéroports les plus fréquentés du Nord-Ouest Pacifique, intégrait la construction d'un bâtiment de trois étages, d'un corridor stérile surélevé et de la passerelle pour piétons la plus longue au monde au-dessus de la piste de roulement d'un aéroport en service. Le principal défi du projet concernait l'assemblage à distance d'une passerelle piétonne à travée centrale de 98 mètres de long et pesant 1 360 tonnes, et le transport de celle-ci jusqu'au chantier.
En exploitant les technologies BIM et de modélisation de l'existant avec la solution SYNCHRO 4D de Bentley, Clark Construction a relié le modèle au calendrier de projet de construction et a donc développé un jumeau numérique afin de visualiser entièrement le séquençage de la construction.
Le jumeau numérique a aidé l'équipe à coordonner la planification et a su évoluer au fil des remaniements du projet discutés en réunion. L'application a permis de simuler le transport du pont sur un trajet de près de 5 km au travers d'un aéroport en service, ce qui a permis une planification et une exécution précises.
Bien que le transport ait dû se faire de nuit et dans des conditions météorologiques difficiles, l'équipe a réussi à livrer le pont et à installer et adapter cette passerelle emblématique avec une marge d'erreur de 0,95 cm sans causer de perturbations dans l'aéroport. À l'avenir, le jumeau numérique sera utilisé par le port de Seattle à des fins de gestion des installations.
Adopter les jumeaux numériques dès aujourd'hui pour un avenir meilleur
L'exploitation des données et de la technologie à l'aide des jumeaux numériques afin d'améliorer les méthodes de travail et les résultats à chaque étape du cycle de vie des actifs ne sera pas toujours un long fleuve tranquille.
Les jumeaux numériques constituent la prochaine grande disruption numérique de notre secteur. Cette perturbation, les propriétaires d'aéroports et leurs chaînes logistiques y sont déjà confrontés dans le monde entier.
Si les jumeaux numériques deviennent, comme nous et beaucoup d'autres l'envisageons, une partie intégrante de notre « nouvelle normalité », alors toutes les organisations devront investir dans cette technologie et établir rapidement une stratégie claire pour son adoption et son développement. Comme l'ont déjà démontré d'autres exemples de technologie disruptive, ceux qui refusent d'investir et de gérer cette transformation numérique courent très certainement à leur perte.
Pour atteindre les résultats opérationnels attendus dans un monde en évolution constante, il est indispensable d'adopter les jumeaux numériques et les processus qu'ils proposent. Et si, il faut le reconnaître, certains n'en sont encore qu'à leurs balbutiements, je suis persuadé que notre secteur, à l'instar de beaucoup d'autres évoluant dans le domaine de l'infrastructure, s'inspirera de ses utilisateurs pour réinventer sa manière de concevoir, de construire et d'exploiter les aéroports de demain.
Steve Cockerell est industry marketing director par intérim, Villes et Campus chez Bentley Systems. Vous pouvez le contacter à l'adresse suivante : steve.cockerell@bentley.com.
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