Ingénierie immersive, coopération collaborative et ce que cela a à voir avec le métaverse

Ingénierie immersive et travail collaboratif dans le métavers industriel : une symbiose transformatrice

Le monde de la production industrielle, avec l'Industrie 4.0 et le métavers industriel, est à l'aube d'une approche totalement inédite du développement produit, portée par la convergence de l'ingénierie immersive, des méthodes collaboratives avancées et des technologies émergentes du métavers. Si le métavers en général – souvent associé au divertissement et aux réseaux sociaux – cherche encore à démontrer sa pertinence économique, un domaine spécifique s'impose déjà comme un moteur d'innovation concrète : le métavers industriel. Cette évolution promet ni plus ni moins qu'un changement de paradigme dans la conception, le développement, la fabrication et la maintenance des produits.

Ce rapport met en lumière les multiples facettes de cette transformation et analyse les implications technologiques, organisationnelles et économiques découlant de l'intégration de l'ingénierie immersive et du travail collaboratif dans le métavers industriel. Nous nous appuyons sur les enseignements tirés des initiatives de recherche actuelles et des projets industriels novateurs pour dresser un tableau complet des opportunités et des défis que présente cette évolution.

Convient à:

• L’« ingénierie immersive » est-elle en train de conquérir le métavers ? Siemens et Sony montrent la voie.

Fondements technologiques de l'ingénierie immersive dans le métavers

Le métavers industriel repose sur un ensemble de technologies clés qui, combinées, ouvrent la voie à une dimension inédite du développement et de la fabrication de produits. Au cœur de cette révolution technologique se trouve l'ingénierie immersive, qui permet aux ingénieurs et aux concepteurs de s'immerger dans des environnements virtuels interactifs et d'interagir avec des modèles et des simulations numériques comme s'ils étaient réels.

Les écosystèmes XR interconnectés comme base infrastructurelle

La mise en œuvre du métavers industriel repose fondamentalement sur la disponibilité d'écosystèmes XR performants et interconnectés (XR signifie « réalité étendue », un terme générique englobant la réalité virtuelle, la réalité augmentée et la réalité mixte). Si les casques de réalité virtuelle traditionnels sont déjà bien implantés dans de nombreux secteurs, ils atteignent souvent leurs limites dans les applications industrielles exigeantes. C'est là qu'intervient le développement d'infrastructures XR avancées, allant au-delà des simples casques de réalité virtuelle.

Des initiatives comme INSTANCE de l'institut Fraunhofer IAO ouvrent la voie à l'avenir. Elles consistent à créer une infrastructure matérielle et logicielle intersectorielle, basée sur des systèmes complexes. Au lieu de casques de réalité virtuelle, on utilise des projecteurs haute résolution, des architectures graphiques temps réel performantes et des systèmes de suivi précis. Ces laboratoires XR en réseau permettent à des équipes situées à différents endroits d'interagir simultanément et en temps réel avec des prototypes virtuels identiques.

Un exemple éloquent de cette évolution est celui des environnements CAVE (Cave Automatic Virtual Environments), tels que ceux utilisés au Centre d'ingénierie virtuelle. Ces salles utilisent des projections 4K haute luminosité pour créer des affichages immersifs à 360° qui plongent totalement l'utilisateur au cœur du monde virtuel. Un système de suivi précis capture les mouvements de l'utilisateur et permet une interaction intuitive avec l'environnement virtuel, surpassant largement les capacités des casques de réalité virtuelle classiques.

L'avantage de ces écosystèmes XR en réseau réside dans leur capacité à représenter des environnements virtuels très complexes tout en facilitant la collaboration entre équipes dispersées. Ingénieurs et concepteurs ont ainsi l'impression de travailler ensemble sur un prototype physique, même s'ils se trouvent à des endroits différents. Ceci accélère non seulement les processus de développement, mais stimule également la créativité et l'innovation, car les équipes peuvent échanger plus efficacement des idées et élaborer des solutions ensemble.

Hybridation des systèmes CAO/PLM et des interfaces XR

Un autre facteur clé de succès pour l'ingénierie immersive dans le métavers industriel réside dans l'intégration fluide des outils et systèmes d'ingénierie existants aux environnements de travail virtuels. Plus précisément, la connexion bidirectionnelle des systèmes de CAO (conception assistée par ordinateur) et de PLM (gestion du cycle de vie des produits) aux interfaces XR est essentielle.

Les systèmes de CAO sont au cœur du développement de produits modernes. Ils servent à créer des modèles 3D de composants, d'assemblages et de produits finis. Les systèmes PLM, quant à eux, gèrent l'intégralité du cycle de vie du produit, de sa conception initiale à sa mise au rebut, en passant par le développement, la fabrication et la maintenance. L'intégration de ces systèmes dans le métavers industriel permet de générer des prototypes virtuels directement à partir des données CAO et de les relier en temps réel aux informations issues du système PLM.

Un exemple de cette évolution est NX Immersive Designer de Siemens, développé en collaboration avec Sony. Cette solution démontre comment les données de modélisation 3D paramétrique du système de CAO NX peuvent être transférées de manière fluide vers les lunettes de réalité mixte de Sony. Sa principale caractéristique réside dans la communication bidirectionnelle : les modifications de conception effectuées dans l’environnement virtuel sont synchronisées en temps réel avec le système PLM.

Cette approche dite « en boucle fermée » élimine les interruptions de flux et évite les transferts manuels de données entre différents systèmes. Elle permet également de proposer des palettes d'outils contextuelles dans l'environnement virtuel. Ainsi, les outils et fonctions disponibles pour l'utilisateur dans l'environnement XR s'adaptent dynamiquement aux tâches d'ingénierie en cours. Par exemple, les outils nécessaires diffèrent selon qu'il s'agit d'une revue de conception, d'une planification d'assemblage ou d'une simulation de maintenance.

L'hybridation des systèmes CAO/PLM et des interfaces XR constitue donc une étape cruciale pour intégrer pleinement le métavers industriel au flux de travail d'ingénierie. Elle permet aux ingénieurs et aux concepteurs de continuer à utiliser leurs outils et processus habituels dans un environnement immersif et collaboratif, tout en bénéficiant des avantages de la technologie XR.

Environnements de simulation physiquement précis

Un autre aspect important de l'ingénierie immersive dans le métavers réside dans la capacité à réaliser des simulations physiquement précises dans des environnements virtuels. Les progrès réalisés dans des domaines tels que les moteurs de lancer de rayons et les simulations physiques permettent de représenter les propriétés des matériaux, le comportement des fluides, les contraintes mécaniques et de nombreux autres phénomènes physiques en temps réel et avec une grande précision.

Les moteurs de lancer de rayons garantissent une représentation réaliste de la lumière et des ombres dans l'environnement virtuel. Ceci est important non seulement pour l'immersion visuelle, mais aussi pour l'évaluation d'aspects de conception tels que la texture des surfaces, les reflets et les couleurs. Les simulations physiques, quant à elles, permettent d'étudier le comportement des objets virtuels dans diverses conditions. Par exemple, il est possible de simuler les effets des forces et des charges sur les composants, ou d'analyser le comportement des fluides et des gaz dans des systèmes complexes.

Le système AR3S de Holo-Lights illustre comment des simulations d'une grande précision physique peuvent être utilisées en réalité augmentée. Les résultats de l'analyse par éléments finis (AEF), une méthode de calcul des contraintes et déformations mécaniques, sont directement superposés sous forme d'hologrammes aux prototypes physiques. Les ingénieurs peuvent ainsi visualiser et évaluer immédiatement les résultats de la simulation dans le contexte de l'objet réel.

NVIDIA Omniverse est une autre plateforme qui contribue à cette évolution. Omniverse permet des simulations multiphysiques accélérées par GPU, qui effectuent des calculs beaucoup plus rapidement que les systèmes traditionnels basés sur le CPU. Il en résulte une accélération substantielle des cycles d'itération dans le développement de produits. Les ingénieurs peuvent simuler et comparer plus rapidement différentes variantes de conception, ce qui permet d'optimiser les produits et de réduire les délais de développement. Il a été démontré que l'utilisation de telles technologies peut réduire les cycles d'itération jusqu'à 40 %.

Les simulations physiquement précises dans le métavers industriel offrent ainsi un potentiel considérable pour rendre le développement de produits plus efficace et de meilleure qualité. Elles permettent de tester et d'optimiser les produits virtuellement avant même la construction de prototypes physiques. Ceci permet non seulement de gagner du temps et de réduire les coûts, mais aussi de diminuer la consommation de matériaux et contribue ainsi à un développement de produits plus durable.

Modèles de travail collaboratif dans le métavers industriel

Le métavers industriel n'est pas seulement une plateforme technologique, mais aussi un catalyseur de nouvelles formes de collaboration. Les possibilités immersives et interactives du métavers ouvrent des perspectives inédites pour le travail d'équipe, indépendamment de la distance qui les sépare.

Convient à:

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paradigmes d'interaction multimodale

Les systèmes XR modernes s'appuient sur des paradigmes d'interaction multimodaux pour permettre une utilisation intuitive et naturelle des environnements virtuels. Au lieu des entrées traditionnelles au clavier et à la souris, diverses méthodes d'entrée sont combinées, notamment la commande vocale, la reconnaissance gestuelle et le retour haptique.

La commande vocale permet aux utilisateurs de donner des ordres et d'interagir avec l'environnement virtuel simplement par la voix. La reconnaissance gestuelle capture les mouvements des mains et du corps et les traduit en actions dans le monde virtuel. Le retour haptique procure des sensations tactiles, par exemple grâce à des moteurs de vibration intégrés aux manettes ou à des gants spéciaux. Ceci renforce l'immersion et permet une interaction plus précise et naturelle avec les objets virtuels.

Le partenariat entre Siemens et Sony illustre l'intégration de tels paradigmes d'interaction multimodale dans les applications industrielles. Leurs solutions XR, par exemple, utilisent des contrôleurs 6DoF (6 degrés de liberté), permettant une manipulation précise d'assemblages virtuels. 6DoF signifie que les contrôleurs peuvent détecter les mouvements selon six degrés de liberté : avant/arrière, gauche/droite, haut/bas et rotation autour des trois axes. Ceci permet un contrôle extrêmement intuitif et précis au sein de l'environnement virtuel.

De plus, des systèmes de suivi oculaire sont intégrés pour enregistrer la direction et la concentration du regard des utilisateurs. Le suivi oculaire peut être utilisé dans diverses applications, comme l'analyse de la répartition de l'attention au sein des équipes de conception. L'évaluation des données oculaires permet de déterminer les zones d'un prototype virtuel les plus scrutées et d'identifier les éventuels problèmes de conception ou les pistes d'optimisation.

La multimodalité des systèmes XR modernes contribue significativement à réduire le temps de formation des nouveaux utilisateurs et à favoriser l'adoption de cette technologie. Il a été constaté que le temps de formation peut être réduit en moyenne de 60 % par rapport aux interfaces VR traditionnelles. Ceci est particulièrement important dans les environnements industriels, où un grand nombre d'employés aux profils et connaissances préalables variés sont souvent amenés à utiliser ces systèmes.

Collaboration asynchrone via des avatars alimentés par l'IA

Un autre développement prometteur dans le domaine des modèles de travail collaboratif au sein du métavers industriel réside dans l'utilisation de l'intelligence artificielle (IA) pour faciliter la collaboration asynchrone. La collaboration asynchrone signifie que les membres d'une équipe n'ont pas besoin de travailler simultanément sur un projet au même endroit. Ceci est particulièrement pertinent pour les équipes réparties à l'échelle mondiale et pour les projets qui s'étendent sur plusieurs fuseaux horaires et impliquent des horaires de travail différents.

Les avatars dotés d'intelligence artificielle peuvent jouer un rôle essentiel. Ce sont des représentations numériques des membres de l'équipe, capables d'agir dans l'environnement virtuel en l'absence des personnes physiques. Ces avatars peuvent, par exemple, consigner les décisions, suivre les tâches et formuler des recommandations d'actions à partir de l'historique des interactions.

AVEVA, fournisseur de logiciels industriels, mène des recherches approfondies sur le développement d'avatars d'IA. Ces recherches démontrent que ces avatars peuvent considérablement améliorer la cohérence des projets de développement intercontinentaux. Des gains de cohérence allant jusqu'à 35 % ont été constatés. En effet, les avatars d'IA permettent de surmonter les barrières culturelles et temporelles, par exemple en documentant les informations et les décisions dans un format standardisé et en les rendant accessibles à tous les membres de l'équipe, quel que soit leur lieu de travail ou leur fuseau horaire.

Les avatars IA peuvent également contribuer à prévenir la perte de connaissances et à garantir la continuité des projets. Si un membre de l'équipe quitte l'équipe ou part en vacances, son avatar IA peut continuer à accomplir ses tâches et veiller à ce que les informations et décisions importantes ne soient pas perdues.

Il est important de souligner que les avatars d'IA ne sont pas destinés à remplacer les employés humains. Ils visent plutôt à servir d'outils de soutien pour améliorer l'efficacité de la collaboration et permettre aux équipes de travailler ensemble avec succès, même dans des environnements complexes et distribués.

Convient à:

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Bases de connaissances adaptatives au contexte

Un autre aspect important des modèles de travail collaboratif dans le métavers industriel est l'intégration de bases de connaissances contextuelles. Les projets d'ingénierie complexes génèrent d'énormes quantités d'informations et de données, notamment des modèles CAO, des fiches techniques de matériaux, des normes, des guides, des informations sur des projets antérieurs, et bien plus encore. Le défi consiste à mettre ces informations à la disposition des employés concernés, au bon moment et dans le bon contexte.

Les graphes de connaissances intégrés peuvent apporter une solution. Ces graphes sont des réseaux sémantiques qui représentent l'information sous forme de nœuds et d'arêtes et illustrent les relations entre différents éléments d'information. Dans le contexte du métavers industriel, ils peuvent, par exemple, relier les modèles CAO aux normes, aux fiches techniques des matériaux et aux informations historiques des projets.

DXC Technology, une société de services informatiques, utilise des environnements métavers pour afficher ces données de manière contextuelle sous forme de superpositions holographiques. Lorsqu'un ingénieur visualise un composant spécifique dans l'environnement virtuel, les informations pertinentes issues du graphe de connaissances s'affichent automatiquement, telles que les spécifications des matériaux, les directives de fabrication ou les résultats de tests antérieurs.

Il a été démontré que l'utilisation de telles bases de connaissances contextuelles peut réduire le taux d'erreur lors des revues de conception jusqu'à 28 %. En effet, les ingénieurs peuvent accéder plus rapidement et plus facilement aux informations pertinentes, ce qui leur permet de prendre des décisions plus éclairées.

De plus, les algorithmes d'apprentissage automatique peuvent être utilisés pour analyser les interactions des utilisateurs dans l'environnement virtuel et suggérer de manière proactive des informations pertinentes. Par exemple, si un ingénieur recherche fréquemment des normes ou des données sur les matériaux, le système peut automatiquement mettre ces informations en avant, voire les afficher de manière proactive avant même que l'utilisateur n'ait à les rechercher.

Les bases de données de connaissances adaptatives au contexte dans le métavers industriel contribuent ainsi à gérer la surcharge d'informations et à garantir que les ingénieurs et les concepteurs aient accès aux informations dont ils ont besoin à tout moment, leur permettant de travailler plus efficacement et sans erreurs.

Implications économiques et développement du marché

L'intégration de l'ingénierie immersive et du travail collaboratif dans le métavers industriel est non seulement technologiquement passionnante, mais promet également des avantages économiques considérables. Le développement du marché dans ce domaine est dynamique et des perspectives de croissance prometteuses se dessinent.

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Études de marché et innovation : Pourquoi le métavers transforme l'industrie

Des sociétés d'études de marché comme ABI Research prévoient une croissance impressionnante pour le marché du métavers industriel, avec un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 32,05 % jusqu'en 2034. Les entreprises se concentrent de plus en plus sur des mises en œuvre allégées avec un retour sur investissement (ROI) clair et à court terme.

Une étude de Deloitte identifie trois grands groupes de stratégies d'investissement dans le métavers industriel :

Jumeaux numériques

Environ 45 % des entreprises privilégient les investissements dans les jumeaux numériques. Les jumeaux numériques sont des représentations virtuelles d'objets, de processus ou de systèmes physiques. Ils permettent aux entreprises de simuler, d'analyser et d'optimiser leurs opérations réelles dans le monde virtuel.

Outils de collaboration basés sur l'IA

Environ 30 % des entreprises utilisent des outils de collaboration basés sur l'IA. Ces outils visent à améliorer le travail d'équipe, à faciliter la gestion des connaissances et à optimiser les processus décisionnels.

Posséder des écosystèmes XR

Environ 25 % des entreprises développent leurs propres écosystèmes XR. Cela inclut la création de leur propre infrastructure matérielle et logicielle pour l'ingénierie immersive et les applications collaboratives dans le métavers.

Le partenariat entre Siemens et Sony illustre comment les alliances stratégiques peuvent réduire les coûts de développement dans le métavers industriel. En partageant leurs technologies et en tirant parti de leurs expertises respectives, les entreprises peuvent mutualiser leurs ressources et accélérer l'innovation. Il a été démontré que de tels partenariats permettent de réduire les coûts de développement jusqu'à 40 %.

Analyse du retour sur investissement (ROI)

Les investissements dans l'ingénierie immersive et les technologies collaboratives au sein du métavers industriel sont rentables pour les entreprises à bien des égards. De nombreuses études et projets industriels démontrent le retour sur investissement positif de ces technologies.

Un avantage majeur réside dans la réduction du nombre de prototypes physiques et de cycles de test grâce au prototypage virtuel. L'utilisation de simulations et de modèles virtuels permet de tester et d'optimiser les produits en profondeur avant même la fabrication de prototypes physiques. Le prototypage virtuel permettrait de réduire le nombre de cycles de test physiques de 62 % en moyenne. Ceci engendre des économies non seulement sur les coûts des matériaux, mais aussi sur un temps de développement précieux.

Les revues multidisciplinaires simultanées en environnement virtuel contribuent également à accélérer le développement de produits. La possibilité pour des équipes de différentes disciplines d'examiner et de discuter simultanément et en collaboration de prototypes virtuels rend les processus de coordination plus efficaces et les prises de décision plus rapides. Il a été démontré que ces revues simultanées peuvent réduire le délai de mise sur le marché jusqu'à 35 %.

L’« Iguversum » d’Igus, fabricant de produits en plastique, illustre les économies potentielles réalisées grâce aux tests d’automatisation virtualisés. Igus utilise des environnements virtuels pour planifier, tester et optimiser ses systèmes d’automatisation. Selon les informations disponibles, Igus réalise des économies annuelles de 780 000 € grâce à l’Iguversum, tout en réduisant ses frais de déplacement de 89 %.

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• Métaverse industrielle et réalité étendue : qu'est-ce que l'iguverse ou iguversum ? Une plateforme VR pour la vente et l'ingénierie industrielle

Burckhardt Compression, fabricant de systèmes de compression, utilise la réalité augmentée (RA) pour la maintenance de ses équipements. Les instructions de maintenance et l'assistance à distance, facilitées par la RA, permettent une maintenance plus efficace. Burckhardt Compression aurait ainsi constaté une augmentation de 43 % de la disponibilité de ses équipements grâce à cette maintenance assistée par la RA.

Ces exemples démontrent que le retour sur investissement des technologies d'ingénierie immersive et collaboratives dans le métavers industriel est significatif dans divers domaines d'application et secteurs d'activité. Les avantages vont des économies de coûts et de temps à l'amélioration de la qualité et à l'augmentation de la disponibilité des installations.

Nouveaux modèles commerciaux et chaînes de valeur

Le développement du métavers industriel permet non seulement de réaliser des gains d'efficacité et des économies de coûts dans les modèles commerciaux existants, mais ouvre également la voie à des modèles commerciaux et des chaînes de valeur entièrement nouveaux.

Les plateformes de métavers en tant que service (MaaS) en sont un exemple : elles proposent un accès à des ressources de simulation haut de gamme à la demande, moyennant un paiement à l’usage. L’accès à des logiciels et du matériel de simulation coûteux peut constituer un obstacle majeur, notamment pour les petites et moyennes entreprises (PME). Les plateformes de métavers en tant que service permettent à ces entreprises d’utiliser ces ressources de manière rentable et à la demande, sans avoir à réaliser d’importants investissements initiaux.

La plateforme « XR now » de Holo-Light illustre ce type de solution. Elle propose un accès à la demande à des ressources de supercalcul pour les applications XR. Les entreprises peuvent ainsi accéder à ces ressources pour seulement 0,12 € par heure de GPU. Ce concept présente un potentiel de transformation considérable, notamment pour les PME, car il permet même aux plus petites structures de réaliser des simulations complexes et de profiter des avantages de l'ingénierie immersive.

Parallèlement, des services de conseil spécialisés se développent pour l'intégration de la XR aux processus PLM existants. L'introduction de l'ingénierie immersive et des technologies du métavers au sein des entreprises exige souvent des changements profonds dans leurs processus, leurs structures et leurs compétences. Les cabinets de conseil accompagnent les entreprises dans la réussite de cette transformation. Le marché de ces services de conseil devrait atteindre 12,4 milliards d'euros d'ici 2026.

Le développement du métavers industriel crée ainsi non seulement de nouvelles opportunités pour les entreprises d'améliorer leurs produits et leurs processus, mais aussi pour de nouvelles entreprises de développer des services et des modèles commerciaux innovants.

L'avenir de la collaboration : comment OpenXRT et la blockchain façonnent le métavers industriel

Malgré le formidable potentiel du métavers industriel, il existe également des défis et des facteurs clés de succès que les entreprises doivent prendre en compte lors de sa mise en œuvre.

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Interopérabilité et normalisation

L'un des principaux défis réside dans l'hétérogénéité des formats XR et des systèmes de CAO. Il existe une multitude de formats de fichiers, de protocoles de suivi et de moteurs physiques différents, souvent incompatibles entre eux. Cela complique l'échange de données et la collaboration entre les différents systèmes et plateformes.

Pour relever ce défi, les initiatives de normalisation sont essentielles. L’institut Fraunhofer IAO, par exemple, travaille sur une norme « OpenXRT » visant à unifier les formats de fichiers, les protocoles de suivi et les moteurs physiques. L’objectif est de créer une norme ouverte et interopérable pour les technologies XR dans un contexte industriel.

Les premiers tests réalisés avec la norme OpenXRT donnent des résultats prometteurs. Selon les rapports, les temps de conversion des données peuvent être réduits jusqu'à 70 %, tandis que la précision des modèles est améliorée de 92 %. Une telle norme simplifierait considérablement l'échange de données entre différents systèmes XR et outils d'ingénierie, augmentant ainsi l'efficacité des processus de développement.

Sécurité des données dans les environnements distribués

Un autre aspect important concerne la sécurité des données dans les environnements distribués. Dans le métavers industriel, les données de conception sensibles et les informations de production sont fréquemment échangées entre différents sites et partenaires. Il est donc crucial de garantir la protection de ces données contre tout accès et toute manipulation non autorisés.

Les solutions basées sur la blockchain, comme « Industrial Data Space » de Siemens, offrent des perspectives prometteuses dans ce domaine. Industrial Data Space permet un échange de données sécurisé et souverain entre entreprises. Grâce à la technologie blockchain et aux preuves à divulgation nulle de connaissance, elle garantit que les données sensibles ne peuvent être consultées et utilisées que par les parties autorisées, tout en protégeant la confidentialité.

Les jetons de données chiffrés permettent d'accorder des droits d'accès temporaires à des partenaires externes sans exposer intégralement le système PLM central. Ceci est particulièrement important pour la collaboration avec les fournisseurs et prestataires de services qui n'ont besoin d'accéder à certaines données que pendant une période limitée.

La sécurité et la confidentialité des données sont donc des facteurs clés de succès pour l'adoption et l'utilisation du métavers industriel en entreprise. Des concepts et technologies de sécurité robustes sont indispensables pour gagner la confiance des entreprises dans ces nouvelles technologies et garantir la protection des données sensibles.

Développement des compétences et gestion du changement

L'introduction de l'ingénierie immersive et des technologies du métavers exige non seulement des adaptations technologiques, mais aussi un développement complet des compétences et une gestion efficace du changement. Les employés doivent être formés à l'utilisation de ces nouvelles technologies et préparés aux nouvelles méthodes de travail.

DXC Technology propose des formations de 200 heures conçues spécifiquement pour répondre aux besoins du métavers industriel. Ces formations permettent d'acquérir des compétences techniques en matière de systèmes XR et de logiciels de simulation, ainsi que des compétences relationnelles essentielles au travail en équipes virtuelles.

Des éléments de gamification sont utilisés dans ces programmes de formation afin d'accroître la motivation et l'engagement des participants. Il a été démontré que la gamification augmente significativement le taux d'achèvement des formations. Comparé aux formations traditionnelles, dont le taux d'achèvement se situe généralement autour de 67 %, les programmes de formation en réalité virtuelle intégrant des éléments de gamification atteignent des taux d'achèvement allant jusqu'à 89 %.

Parallèlement, il est important d'institutionnaliser le changement culturel induit par l'avènement du métavers industriel. Une étude du MLC (Manufacturing Leadership Council) révèle que 68 % des entreprises manufacturières créent des départements dédiés au métavers afin d'accompagner activement cette transformation culturelle et de favoriser l'intégration des nouvelles technologies.

Le développement des compétences et la gestion du changement sont donc des facteurs clés de succès pour la mise en œuvre réussie du métavers industriel. Les entreprises doivent investir dans la formation initiale et continue de leurs employés et promouvoir une culture d'entreprise qui encourage l'innovation et les nouvelles méthodes de travail.

L'informatique quantique dans le métavers industriel : simulations du futur

Le développement du métavers industriel n'en est qu'à ses débuts, et des perspectives d'avenir prometteuses ainsi que des priorités de recherche émergent déjà, qui augmenteront encore le potentiel de ces technologies.

Systèmes XR neuroadaptatifs

Un domaine de recherche prometteur concerne les systèmes XR neuroadaptatifs basés sur les interfaces cerveau-ordinateur (ICO). Les ICO permettent une communication directe entre le cerveau humain et un ordinateur. Dans le contexte du métavers industriel, les ICO pourraient être utilisées pour intégrer les signaux cognitifs directement dans les processus de conception et rendre l'interaction avec les environnements virtuels encore plus intuitive et efficace.

Les premiers prototypes de l'institut Fraunhofer IAO démontrent déjà le potentiel des systèmes XR neuroadaptatifs. Ces systèmes analysent les données EEG (électroencéphalogramme) pour détecter le niveau de stress lors des réunions virtuelles et ajustent automatiquement la luminosité ambiante. L'objectif est d'optimiser les conditions de travail dans les environnements virtuels et de réduire la charge cognitive des utilisateurs.

Sony expérimente des systèmes d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) qui captent les préférences de conception inconscientes et les utilisent comme données d'entrée pour des systèmes d'intelligence artificielle générative. À partir de ces préférences, l'IA générative peut ensuite générer automatiquement des suggestions de conception, accélérant et améliorant ainsi le processus de conception.

Les systèmes de réalité étendue neuroadaptatifs (XR) ont le potentiel de transformer radicalement notre interaction avec les environnements virtuels et de permettre de nouvelles formes d'interaction homme-machine. Toutefois, des recherches supplémentaires sont nécessaires avant de commercialiser ces technologies et de répondre aux questions éthiques liées à l'utilisation des données cérébrales.

Informatique quantique pour les simulations en temps réel

Une autre perspective d'avenir prometteuse réside dans l'utilisation de l'informatique quantique pour les simulations en temps réel dans le métavers industriel. Les ordinateurs quantiques exploitent les principes de la mécanique quantique pour résoudre certaines tâches de calcul beaucoup plus rapidement que les ordinateurs classiques.

L'association de simulateurs quantiques et de la visualisation XR pourrait réduire le temps de calcul des analyses d'écoulement complexes ou des simulations de matériaux de plusieurs semaines à quelques minutes. Ceci accélérerait considérablement les cycles d'itération dans le développement de produits et élargirait les possibilités de tests et d'optimisation virtuels.

Des projets de recherche menés à l'ETH Zurich présentent des résultats prometteurs en matière de prédiction quantique de la fatigue des matériaux. Les résultats de ces simulations peuvent être visualisés sous forme de cartes holographiques des dommages et utilisés dans le métavers industriel pour tester virtuellement la durée de vie et la fiabilité des composants.

L'informatique quantique a le potentiel de révolutionner les technologies de simulation dans le métavers industriel et d'ouvrir la voie à des applications entièrement nouvelles. Cependant, elle n'en est qu'à ses débuts et il faudra encore du temps avant qu'elle ne soit largement utilisée dans l'industrie.

Potentiel de durabilité grâce aux usines virtuelles

Le métavers industriel offre également un potentiel considérable en matière de développement durable. Les jumeaux numériques permettent une planification énergétique optimisée des installations de production dès la phase de conception. En simulant différents scénarios de production et flux énergétiques, les entreprises peuvent optimiser la consommation d'énergie de leurs usines et préserver les ressources.

FREYR, fabricant de cellules de batteries, utilise des simulations de gigafactory pour réduire la consommation énergétique de ses installations de production. Il semblerait que FREYR puisse ainsi réduire sa consommation d'énergie de 23 % grâce à l'équilibrage virtuel de ses lignes de production.

Les simulations logistiques basées sur l'IA dans le métavers industriel peuvent également contribuer à améliorer la durabilité des chaînes d'approvisionnement. En optimisant les itinéraires de transport et l'entreposage, les entreprises peuvent réduire les émissions de CO2 de leur chaîne d'approvisionnement. Il a été démontré que ces simulations permettent de réduire ces émissions de 18 % en moyenne.

Les usines virtuelles du métavers industriel permettent aux entreprises de planifier, simuler et optimiser leurs processus de production sans consommer de ressources physiques. Cela contribue à une production plus durable et aide les entreprises à réduire leur empreinte environnementale.

Synthèse et recommandations d'action

L'analyse montre que l'ingénierie immersive dans le métavers industriel n'est pas une vision futuriste, mais un levier opérationnel pour des innovations essentielles à la compétitivité. Les entreprises qui adoptent stratégiquement cette évolution peuvent acquérir des avantages considérables et se positionner à l'avant-garde d'une nouvelle ère de l'ingénierie.

Cela conduit aux recommandations suivantes à l'intention des décideurs en entreprise :

Mettre en œuvre des stratégies progressives

Commencez par des cas d'utilisation clairement définis qui promettent un retour sur investissement rapide. Les revues de conception virtuelles ou la maintenance assistée par la réalité augmentée sont de bons points de départ pour acquérir une première expérience et favoriser l'adoption au sein de l'entreprise.

Créer des centres de compétences interdisciplinaires

Constituez des équipes réunissant des experts en informatique, en génie mécanique et en sciences cognitives. Ces équipes pourront développer des solutions XR centrées sur l'utilisateur et adaptées aux besoins spécifiques de l'entreprise.

Prioriser les écosystèmes ouverts

Privilégiez les standards ouverts et les architectures modulaires qui garantissent flexibilité et adaptabilité grâce aux interfaces API. Cela permet une intégration rapide des nouvelles générations de technologies et évite la dépendance vis-à-vis d'un fournisseur unique.

Mettre en œuvre des lignes directrices éthiques pour la collaboration en IA

Élaborer des lignes directrices claires pour l'utilisation de l'IA dans les environnements collaboratifs. La transparence des processus décisionnels algorithmiques et la supervision humaine sont essentielles pour instaurer la confiance et minimiser les risques éthiques.

Collaboratif, immersif et transformateur

Le développement du métavers industriel dépendra largement de la façon dont les technologies immersives seront perçues, non comme des outils isolés, mais comme une composante essentielle des chaînes de valeur interconnectées. Les entreprises qui aborderont cette transformation de manière stratégique et tiendront compte des recommandations susmentionnées pourront exploiter pleinement le potentiel du métavers industriel et s'assurer un avantage concurrentiel décisif. L'avenir de l'ingénierie est en marche : il est immersif, collaboratif et transformateur.

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