Jumeau numérique + gestion des exigences : faire le lien entre l'ingénierie et le DevOps

Un jumeau numérique est un modèle virtuel qui reproduit un produit ou un système réel et simule différents scénarios à partir de données réelles issues du produit physique. Les équipes utilisent généralement ces modèles pour observer le comportement du produit, tester des modifications de conception et étudier les performances du système réel.

Cependant, un jumeau numérique ne fait que refléter ce qui se passe au niveau du produit. Sans spécifications structurées, il ne permet pas de déterminer si le comportement actuel du système est acceptable.

Dans de telles situations, la gestion des exigences apporte une structure qui définit le comportement attendu du produit, relie les modèles d'ingénierie aux processus de développement et permet à tous de rester sur la même longueur d'onde.

Voyons donc comment un jumeau numérique associé à la gestion des exigences permet de combler le fossé entre les équipes d'ingénierie et les équipes DevOps.

Jumeau numérique : définition et concept fondamental

Par définition, un jumeau numérique est une réplique virtuelle (développée à l'aide d'un logiciel) d'un produit physique, tel qu'un avion, un véhicule ou un dispositif médical. Contrairement à un schéma ou à un document de conception, il n'est pas statique, mais reçoit en permanence des données provenant du système physique, qui peuvent être analysées pour comprendre le comportement du produit.

Ainsi, en temps réel, les ingénieurs peuvent effectuer des simulations, analyser les performances et tester les modifications envisagées avant de les appliquer au système réel.

Exemple

Imaginez un constructeur automobile qui développe un nouveau modèle de voiture électrique. Il crée donc :

• Une vraie voiture
• Une version virtuelle de ce même véhicule (réplique numérique) sous forme de logiciel.

Les capteurs du véhicule réel transmettent de nombreuses données, notamment la température de la batterie, la vitesse du moteur, la pression de freinage et la consommation d'énergie, au jumeau numérique.

Grâce à toutes ces données, les ingénieurs peuvent tester :

• Que se passe-t-il si la batterie chauffe trop ?
• Comment fonctionne le freinage sous la pluie
• Comment la voiture se comporte dans un trafic dense

Ainsi, les ingénieurs peuvent effectuer des milliers de tests sur logiciel plutôt que de mettre en danger de vraies voitures.

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Comment les jumeaux numériques transforment le développement de produits

Le développement de produits traditionnel suit un cycle simple : concevoir le système, le tester, corriger les problèmes, puis recommencer. Cette approche fonctionne, mais elle devient lente et coûteuse à mesure que le système gagne en complexité.

Le jumeau numérique change complètement la donne. Au lieu de construire des prototypes physiques, les jumeaux numériques obligent les équipes à étudier le comportement du système à travers une réplique virtuelle du produit qui évolue en fonction des données réelles du système.

Voici quelques avantages des jumeaux numériques :

• Validation précoce de la conception : les équipes peuvent utiliser un jumeau numérique pour simuler des conditions réelles et détecter les erreurs de conception avant qu'elles ne se produisent.
• Améliore l'efficacité opérationnelle : selon un rapport publié par Capgemini sur le jumeau numérique, les entreprises qui utilisent des jumeaux numériques enregistrent une amélioration moyenne de 15 % de leur chiffre d'affaires et de leur efficacité opérationnelle.
• Réduction des coûts : comme les équipes de développement de produits n'ont pas besoin de construire un nouveau prototype pour tester chaque scénario, cela permet d'économiser les coûts liés aux matériaux et aux autres ressources nécessaires.
• Des cycles d'itération plus rapides : les modifications apportées à la conception sont d'abord testées virtuellement, puis les équipes construisent des prototypes. Cela permet de gagner du temps dans le développement du produit.

À l'heure actuelle, environ 42 % des dirigeants issus de divers secteurs reconnaissent l'importance des jumeaux numériques, et 59 % prévoient déjà de les intégrer à leurs activités d'ici 2028.

Gestion des exigences dans les systèmes de jumeaux numériques

Comme nous l'avons vu précédemment, un jumeau numérique permet de simuler le comportement d'un système et d'analyser les données d'exploitation réelles. Cependant, la simulation à elle seule ne suffit pas. Les ingénieurs doivent savoir :

• Quel comportement est attendu ?
• Quelles contraintes le système doit-il respecter ?
• Quelles règles de sécurité faut-il respecter ?

Ces attentes découlent d'exigences prédéfinies. Sans cela, un jumeau numérique ne peut être validé.

Les spécifications : un langage commun entre l'ingénierie et le DevOps

Dans le domaine du développement de produits, les équipes d'ingénierie et les équipes DevOps parlent des langages différents. Les ingénieurs se concentrent sur la conception de produits physiques et la simulation de produits numériques. De leur côté, les équipes DevOps se concentrent sur le développement et la gestion des logiciels permettant de contrôler le produit physique.

Imaginons un scénario simple : 

• Les ingénieurs ont simulé le comportement de la batterie d'une voiture électrique et ont confirmé qu'elle restait en dessous de 50 °C après un trajet continu de 300 km.
• Quelques mois plus tard, les équipes DevOps modifient la répartition de la puissance entre les cellules de la batterie. Désormais, la température de la batterie atteint 56 °C dans certaines conditions, et les équipes d'ingénieurs n'en ont pas été informées.

Ainsi, lorsque les équipes d'ingénierie et DevOps ne partagent pas les mêmes exigences, le produit échoue.

Voici comment la gestion des exigences peut résoudre ce problème :

• Les équipes d'ingénieurs mettent en correspondance les spécifications avec le modèle de jumeau numérique. Elles effectuent des simulations, relient les résultats aux spécifications et les mettent à jour.
• Les équipes DevOps associent ensuite ces mêmes exigences aux tâches de développement et aux cas de test. Ainsi, lorsque les équipes d'ingénieurs modifient les exigences, les équipes DevOps en sont automatiquement informées, et inversement.
• Même avec une traçabilité complète tout au long du cycle de vie, les deux équipes peuvent réaliser des analyses d'impact avant d'apporter des modifications afin d'éviter tout échec.

Ainsi, lorsque les mêmes spécifications sont utilisées pour la simulation et le développement logiciel, les équipes valident le comportement du système en se basant sur la même référence, ce qui permet d'éviter que le système ne s'écarte des spécifications initiales.

Comment Modern Requirements4DevOps facilite l'ingénierie numérique

Un jumeau numérique ne se contente pas d'exécuter deux ou trois scénarios ; il en exécute des milliers, et les équipes doivent enregistrer leurs résultats pour les analyser ultérieurement et les relier aux exigences initiales. Les plateformes de gestion des exigences, telles que Modern Requirements4DevOps, facilitent cette tâche et permettent d'organiser le cycle de vie du produit.

Voici comment Modern Requirements4DevOps facilite l'ingénierie numérique :

• Référentiel centralisé des exigences : cet outil stocke l'ensemble de vos exigences, données de simulation, tâches DevOps, etc., au sein de votre environnement Azure DevOps. Ainsi, les différentes équipes n'ont pas besoin de gérer plusieurs outils, et tout est accessible en un seul et même endroit.
• Traçabilité tout au long du cycle de vie : cette fonctionnalité permet de créer automatiquement des matrices de traçabilité et de visualiser les liens entre les exigences, les scénarios de simulation, les tâches de développement et les cas de test. Si des liens manquent, les équipes peuvent les identifier rapidement et les créer.
• Analyse d'impact des modifications apportées à la simulation : cela permet aux équipes produit d'identifier rapidement l'impact des modifications au sein d'Azure DevOps.
• Collaboration et gouvernance : Modern Requirements4DevOps propose un accès basé sur les rôles et permet à plusieurs équipes de travailler ensemble.
• Prise en charge des secteurs réglementés : cet outil est conçu pour être utilisé dans des secteurs réglementés, tels que l'aérospatiale et l'automobile, et est conforme à toutes les normes réglementaires, notamment SOC II et 21 CFR Part 11.

Ainsi, les fonctionnalités de Modern Requirements4DevOps aident les équipes à dépasser le stade des simulations isolées et à rester coordonnées.

L'avenir des jumeaux numériques dans le DevOps et l'ingénierie numérique

Saviez-vous que le marché des jumeaux numériques devrait passer de 33,97 milliards de dollars en 2026 à 384 milliards de dollars, avec un TCAC de 35,40 % ? Au vu de ces chiffres, on peut affirmer que les jumeaux numériques sont en train de devenir un élément central du processus moderne de développement de produits.

Dans les années à venir, les jumeaux numériques et la livraison de logiciels ne seront plus des activités distinctes. Par exemple, lorsque les développeurs mettront à jour le logiciel de contrôle, cette modification pourra déclencher une validation du système par le biais d'une simulation automatique. Dans ces environnements, la gestion des exigences prendra une importance croissante, ce qui contribuera à rapprocher les équipes d'ingénierie et les équipes DevOps.

De plus, l'IA renforcera encore davantage cette tendance. Elle est capable d'analyser automatiquement de grands volumes de résultats de simulation, de détecter des tendances et de fournir à l'équipe des informations qu'elle ne pourrait pas trouver manuellement.

Ensemble, les jumeaux numériques, la traçabilité des exigences et les analyses basées sur l'IA vont redéfinir la manière dont les produits complexes sont conçus, validés et exploités tout au long de leur cycle de vie.