Le « jumeau numérique humain », Jumeau numérique humainfait un pas décisif dans la feuille de route de l'Industrie 5.0 et arrive directement au poste de travail, transformant la manière dont l'opérateur interagit avec les machines, les robots et l'environnement de production. Le projet «Jumeau numérique humain pour les futurs systèmes de fabrication», développé au sein du Spoke 8 de Fondation Mics – Circulaire et Durable Made in Italychange de perspective : non plus un jumeau numérique dédié exclusivement aux actifs industriels, mais une réplique dynamique de l’être humain évoluant aux côtés de la technologie.
L'initiative, dirigée par professeur Daria Battini de l'Université de Padoue et développé avec l'Université de Brescia, l'École Polytechnique de Milan et l'École Polytechnique de Turin, a été créé pour relever un défi crucial : intégrer le bien-être et les capacités de la personne dans la conception des usines. Le résultat est un prototype matériel et logiciel qui lit l'état physique, les postures, les mouvements et le stress cognitif en temps réel, renvoyant un modèle numérique capable de réagir, de simuler et de prédire.
L'expérimentation industrielle menée par Léonard elle démontre la maturité technologique de la démarche et marque un tournant dans l’évolution des usines à forte intensité de main d’œuvre manuelle.
Un écosystème sensoriel pour lire le corps et anticiper les risques
Le cœur du Human Digital Twin est un système qui combine des capteurs portables, des dispositifs biométriques et des outils environnementaux pour collecter des données physiologiques et cinématiques. Les informations circulent dans une infrastructure basée sur Ros qui coordonne les flux en temps réel et garantit faible latenceune exigence essentielle pour les interactions dynamiques entre les humains et les systèmes automatisés.
L'architecture développée par l'équipe académique utilise IA multimodale pour reconstruire la posture, analyser le mouvement et estimer le stress physique et cognitif. De plus, les modèles linguistiques permettent à l'opérateur de décrire ses sensations et ses éventuelles difficultés directement en langage naturel. Une étape fondamentale car elle introduit la dimension subjective dans le processus de décision des usines.
L’intégration de ces niveaux permet de nouvelles formes d’ergonomie dynamique et prédictive. Le système ne se contente pas de mesurer, il apprend. Anticipe la fatigue, identifie les postures incorrectes, identifie les activités à forte charge cognitive et propose des configurations plus adaptées, concrétisant le paradigme centré sur l'humain de l’Industrie 5.0.
Expérimentation : le cas Leonardo et l’antenne parabolique
La valeur d'application apparaît clairement dans les tests effectués par Léonard à l'usine Bacoli. L’opération analysée, l’étalonnage manuel d’une grande antenne parabolique, nécessite une précision millimétrique, une concentration continue et des postures complexes maintenues pendant de longues périodes.
Le projet Human Digital Twin a surveillé toute la séquence de travail, identifiant les phases critiques et les points de stress. Ensuite, les chercheurs ont simulé un scénario futur avec l’inclusion d’un robot collaboratif pour des tâches plus répétitives. La comparaison a montré un une réduction de plus de 50 % du stress physique et cognitif, ainsi qu’une nette amélioration de l’ergonomie globale.
La nouvelle configuration, actuellement en phase finale de test, démontre que l'intégration entre l'homme et le robot peut générer une productivité plus élevée non pas en remplaçant la personne, mais en allégeant les tâches et les charges. Il s’agit d’un changement de paradigme qui répond également à l’hétérogénéité croissante de la main-d’œuvre, de plus en plus longue durée et diversifiée.
« La technologie protège, écoute et valorise le travailleur »
Le commentaire du coordonnateur du projet résume la vision qui guide le développement. « Notre tâche n'était pas d'inventer un nouveau logiciel d'ergonomie numérique, mais de démontrer qu'il est possible construire un véritable jumeau numérique humain en temps réel, le faire fonctionner en laboratoire puis l'amener à l'entreprise. Aujourd’hui, nous sommes capables de savoir ce que fait un opérateur à tout moment, mais aussi comment son corps et son système cognitif réagissent. Cela permet de prédire la fatigue musculaire et le stress et de repenser les postes de travail en partant de la personne, en intégrant technologie, sécurité et bien-être. La technologie, dans ce cas, ne remplace pas le travailleur, mais le protège, l’écoute et le valorise », déclare-t-il. Daria Battini.
Le point clé est l’interaction continue entre le corps humain, le robot et les systèmes de contrôle. Le jumeau numérique devient une interface cognitive, traducteur de bien-être et de fatigue au sein d’un écosystème industriel de plus en plus complexe.
Les micros et le rôle dans la transition numérique et circulaire du Made in Italy
Le projet Human Digital Twin s’inscrit dans la stratégie plus large de Fondation Microscréé pour accompagner la transformation durable des secteurs clés du Made in Italy : la mode, l'ameublement et l'automatisation. L'écosystème de recherche est divisé en huit rayons, allant de l'éco-conception aux matériaux intelligents, des processus en boucle fermée à l'usine numérique.
L'enveloppe financière dépasse 125 millions d'eurosdont 114 millions provenant du Pnrr. Il s'agit du plus grand investissement italien dans des projets dédiés à la durabilité industrielle et à la transition numérique appliquée aux processus de fabrication. 40 % des fonds publics sont alloués au sud de l'Italie, dans le but de générer un impact durable même dans les territoires qui ont le plus grand potentiel de croissance industrielle.
Le projet Human Digital Twin fait partie du Rayons 8dédié à la gestion d'usine grâce à l'IA et à l'analyse de données, et représente l'un des cas les plus avancés dans l'adoption de technologies capables d'allier efficacité, sécurité et inclusion.
Vers la prochaine génération d’usines : un nouveau rôle pour l’opérateur
L'expérience menée par Micros et Leonardo confirme que le concept Human Digital Twin peut devenir un outil opérationnel dans la conception d’usines véritablement adaptatives. Les postes de travail n'accueillent pas simplement le travailleur, mais évoluent avec lui. La simulation numérique permet de prédire les impacts ergonomiques, d'optimiser les configurations, de réduire les risques et d'améliorer la productivité globale.
L’industrie manufacturière entre ainsi dans une phase caractérisée par un équilibre différent entre la technologie et les personnes. Le but n'est pas de tout automatiser, mais orchestrer les éléments de l’usine pour travailler en harmonie avec les limites et les capacités de l’être humain. Une orientation qui répond à la fois aux besoins du marché et aux principes de durabilité sociale.
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