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Quand le jumeau numérique aide les entreprises à prévenir le risque climatique

Changement climatique
9 Mars 2021
Matrice-2-photos-Kathleen_Yasaman Kathleen Kewley
Yasaman Kazemi
Kathleen Kewley
Yasaman Kazemi

Difficile de ne pas remarquer les effets du changement climatique dans le monde. Les eaux de crue gonflées par la pluie s'élèvent au-dessus des voies ferrées, immobilisant les trains chargés de biens de consommation. Les glissements de terrain coupent les routes, obligeant les camions de marchandises à changer d'itinéraire à la volée. Les tempêtes de feu menacent les centres de données qui traitent des millions de transactions de commerce électronique.

Aujourd'hui, les catastrophes naturelles et les phénomènes météorologiques désastreux déclenchés par le réchauffement climatique ne se limitent pas à une région ou à un secteur particulier, mais constituent des menaces pour l'ensemble de la chaîne d'approvisionnement, ce qui pose d'énormes problèmes aux directeurs d'exploitation et autres chefs d'entreprise dans les secteurs du commerce, de la fabrication, des assurances, des services publics...

Les interruptions liées au climat des échanges de marchandises dont le flux représente au niveau mondial environ 20 000 milliards de dollars ralentissent la livraison de nourriture, de médicaments et de matériaux tels que les pièces d'ordinateurs et d'automobiles, et peuvent entraîner des pertes économiques de plusieurs milliards de dollars. L'interconnexion du marché mondial signifie que la hausse du niveau des mers au Vietnam, par exemple, peut avoir une incidence directe sur la vente d'AirPods ou de chaussures Nike à Moscou ou à San Francisco.



Les dirigeants d'entreprise ont besoin de pouvoir anticiper et justement, un nouveau système basé sur la simulation utilise la technologie SIG pour prédire où les vulnérabilités de la chaîne d'approvisionnement pourraient apparaître des mois et des années plus tard.

Les entreprises tournées vers l'avenir s'efforcent de faire face aux perturbations en tirant parti de l'analyse des données et des renseignements sur les lieux basés sur la simulation, qui permettent de prévoir les tendances climatiques pour la saison prochaine ou pour les décennies à venir. En étudiant en détail leurs chaînes d'approvisionnement, les entreprises quantifient leur degré de résilience. Lorsqu'elles identifient des vulnérabilités, elles prennent des mesures préventives pour atténuer les impacts potentiels et s'adapter aux conditions futures.


Stephen Bourne, ingénieur et directeur de projet chez Atkins, une société d'ingénierie, de conception et de gestion de projets, membre du groupe SNC-Lavalin explique que quel que soit le secteur d'activité la question qu'on lui pose est : "que pouvez-vous nous dire sur le changement climatique ?  

Localiser les zones de risques

L'intelligence géographique joue un rôle prépondérant dans la gestion des risques climatiques et la continuité de la chaîne d'approvisionnement. Grâce à la technologie SIG, les analystes peuvent créer des cartes intelligentes qui superposent des informations climatiques, des données sur les risques et des images satellite sur les régions et les réseaux qui composent la chaîne d'approvisionnement d'une entreprise. Les informations fournies par ces cartes, comme celles utilisées par AT&T ou la ville de Boulder (Colorado), peuvent aider les dirigeants d'entreprises et de collectivités à prendre des décisions concernant le renforcement ou la relocalisation des installations côtières dans les zones où les tempêtes vont se multiplier, par exemple, ou l'affectation de fonds supplémentaires à la gestion des plaines inondables.


Armées de la technologie SIG et de modèles d'intelligence artificielle qui affinent les prévisions, certaines entreprises portent ces prévisions à un niveau de clarté inédit. L'une de ces innovations est le simulateur de port maritime développé par Atkins. Ce programme applique l'analyse prédictive, alimentée par la simulation à l'échelle mondiale, aux données météorologiques historiques et aux dernières recherches météorologiques. Selon M. Bourne, le modèle qui en résulte crée des milliers de scénarios climatiques sur les cartes SIG des lignes d'approvisionnement d'une organisation. Les simulations permettent d'obtenir des renseignements sur l'emplacement, montrant comment des facteurs tels que les tempêtes tropicales ou les températures extrêmes pourraient ralentir ou perturber le flux des conteneurs d'expédition sur mer et sur terre d'ici à 2050.


"L'une des choses les plus puissantes que l'on puisse faire est de montrer les conséquences des décisions prises par une entreprise sur la façon dont elle gère sa chaîne d'approvisionnement au cours des 30 prochaines années", explique M. Bourne.


Le simulateur portuaire n'a pas la prétention de prédire l'avenir aux décideurs, mais il attribue des probabilités à un nombre stupéfiant de résultats possibles en matière de climat et de flux de marchandises. Il présente aux utilisateurs les éventualités les plus probables, accompagnées d'une marge d'erreur estimée.

Protéger l'infrastructure de la chaîne d'approvisionnement

Le programme crée essentiellement un jumeau numérique d'un port maritime ou d'une zone commerciale, y compris tous les modes de transport qui le relient aux producteurs de marchandises et aux consommateurs du monde entier. Le jumeau numérique utilise la modélisation 3D, la télédétection et des milliers de points le long d'une chaîne d'approvisionnement pour créer un visuel dynamique de ce qui serait sur un papier de simples statistiques. Ses modèles de simulation sophistiqués et son niveau de détail sont tels qu'un gestionnaire de la chaîne d'approvisionnement peut voir comment un investissement réalisé l'année prochaine pourrait être affecté par les pluies printanières de 2030 sur une section spécifique des voies ferrées.


Le simulateur basé sur le SIG fonde une stratégie commerciale intelligente sur une base d'intelligence géographique et de données concrètes. En plus d'aider à protéger l'infrastructure de la chaîne d'approvisionnement, cette technologie peut contribuer à préserver les résultats d'une entreprise. Un directeur financier peut utiliser le simulateur pour mesurer le retour sur investissement des projets d'infrastructure (routes, voies ferrées ou cloisons renforcées) par rapport au coût potentiel de l'inaction. Lors d'une réunion budgétaire, une simulation cartographique comparant des scénarios pourrait faire la différence entre l'obtention ou non du financement souhaité pour faire face au changement climatique.


"Les cadres considèrent cela comme un trésor d'informations qu'ils peuvent utiliser pour prendre des décisions bien meilleures que celles qu'ils prennent aujourd’hui ", explique M. Bourne. "Plus vous pouvez leur fournir d'informations, mieux c'est".

Un port simule son avenir

Le premier client à utiliser le simulateur de port maritime a été le port de Prince Rupert, troisième port maritime le plus actif du Canada qui représente près de 40 000 acres de terrains et de ports le long de la côte nord de la Colombie-Britannique. Expédiant plus de 32 millions de tonnes de marchandises d'importation et d'exportation par an, le port est relié aux chemins de fer et aux routes maritimes du Canada et des États-Unis vers la Chine, la Corée du Sud, le Japon et au-delà. Ce point névralgique de la chaîne d'approvisionnement est également soumis à des conditions météorologiques difficiles : la région environnante connaît la deuxième plus forte pluviosité d'Amérique du Nord, plusieurs tempêtes de la force d'un ouragan par an et une amplitude de marée de 25 pieds.


Grâce au financement de l'initiative TARA (Transportation Asset Risk Assessment) de Transports Canada, le port a fait appel à Atkins pour l'aider à déterminer les endroits où l'infrastructure du port et le mouvement des marchandises dans son réseau mondial seraient les plus exposés au risque climatique. Grâce aux renseignements sur les emplacements générés par le simulateur portuaire, le port pouvait prendre de meilleures décisions concernant ses propres opérations et les transmettre à ses parties prenantes, notamment les opérateurs de terminaux, les compagnies maritimes et les conglomérats de transports qui dépendent du port.


"Le commerce transpacifique international est essentiel pour nos économies", explique Jason Scherr, responsable du développement durable à l'autorité portuaire de Prince Rupert, qui a travaillé avec Bourne et Atkins pour adapter les algorithmes du simulateur aux besoins du port maritime. "Le changement climatique et les impacts potentiels futurs sont toujours présents dans nos esprits. Tout le monde y pense, qu'il s'agisse d'une compagnie maritime, d'un port ou d'une entreprise de transports. Notre intention, avec ce projet, est d'examiner l'ensemble de notre complexe portuaire et de nous projeter dans l'avenir, afin d'acquérir une meilleure compréhension grâce à l'analyse des données et à la modélisation."


Les impacts potentiels liés au climat pourraient être liés à l'élévation du niveau de la mer, aux précipitations, aux vents, aux températures extrêmes et aux cyclones tropicaux le long des routes commerciales océaniques. Il est concevable que toutes ces variables puissent affecter un seul voyage de marchandises. Un navire partant de Hong Kong pourrait être retardé ou obligé de changer d'itinéraire à cause des ouragans qui tourbillonnent dans une partie de l'océan Pacifique et être obligé d'accélérer pour échapper à des tempêtes similaires dans d'autres eaux. L'élévation du niveau de la mer et les vents violents pourraient perturber les opérations portuaires et les procédures d'accostage lorsque le cargo s'approche de Prince Rupert. Enfin, une fois que les conteneurs sont montés dans les trains en direction de villes comme Chicago, leur progression pourrait être interrompue par la glace et les crues (inondations dues à la fonte des neiges), les glissements de terrain provoqués par la pluie et les opérations ferroviaires ralenties par des températures extrêmement élevées ou basses.


Vous pouvez créer un scénario dans lequel vous envisagez un circuit, puis réexécuter le modèle que vous avez choisi et ainsi pouvoir vous demander "Quel est l'impact de cette action ?" et commencer à évaluer votre retour sur investissement et montrer pourquoi vous devriez agir maintenant au lieu d'attendre que le problème se pose.

Stephen Bourn, Atkins

Du port au continent, une vue basée sur le SIG

L'équipe de Bourne chez Atkins a utilisé les prévisions météorologiques des derniers modèles climatiques mondiaux et les résultats des récents efforts de recherche sur le climat pour conduire la simulation. Sur la base de ces données, le jumeau numérique SIG a identifié les points du trajet de la cargaison où des événements météorologiques ou climatiques pourraient interférer.


L'équipe a ensuite utilisé de puissants ordinateurs multi-cœurs pour effectuer de massives simulations en parallèle, afin de déterminer la probabilité que l'activité climatique, comme les tempêtes ou les inondations, augmente ou diminue à ces endroits critiques au cours des 30 prochaines années. En utilisant la technologie de simulation pour modéliser des dizaines de milliers d'exécutions de ce type, le simulateur a établi l'éventail des scénarios que le port maritime devrait envisager.


L'équipe d'Atkins a également utilisé l'imagerie lidar aérienne pour capturer des images 3D des bâtiments, des routes, des quais et des lignes ferroviaires du port, ce qui a permis de créer une représentation très détaillée du port dans le SIG. Ce jumeau numérique a permis d'étudier comment les projections climatiques affecteraient les opérations portuaires, installation par installation. Un haut niveau de précision était essentiel pour que le modèle puisse indiquer aux administrateurs des ports maritimes les zones à risque et ce qu'ils devaient faire pour atténuer les effets et s'adapter.


Il est intéressant de noter que l'analyse a révélé plusieurs points positifs pour le port, montrant que la dynamique du changement climatique mondial pourrait en fait entraîner moins d'impacts pour la chaîne d'approvisionnement du port et que le mode de fonctionnement adopté par le port pour faire face au climat actuel l'a bien préparé aux impacts spécifiques auxquels il est susceptible d'être confronté.  "Les impacts du changement climatique sont très dépendants de l'emplacement", explique M. Bourne.  "Il n'y a aucune sorte de déclaration générale que quiconque puisse faire sur la façon dont le changement climatique affectera tel ou tel endroit."

Simuler les risques et les opportunités liés au climat

M. Bourne souligne l'importance de la précision et des détails dans les études sur l'élévation du niveau de la mer. En raison de l'hydrodynamique complexe du port et selon l'heure de la journée, le niveau de l'eau sur le côté nord de l'île où se trouve le port est généralement environ huit pouces, soit 20 centimètres plus haut que le niveau de l'eau sur le côté sud de l'île. Ce détail peut sembler insignifiant, mais selon les niveaux d'inondation, ces huit pouces peuvent déterminer si un port reste opérationnel ou doit fermer. Heureusement pour le port de Prince Rupert, les simulations ont montré que les impacts futurs de l'élévation du niveau de la mer étaient minimes. La géo-intelligence est la seule pratique qui permette d'obtenir ces informations.


"Nous devons zoomer sur le port et obtenir des représentations 3D et précises des structures, afin de comprendre quels sont leurs niveaux d'inondation", explique M. Bourne. "Il s'agit d'examiner les données aux bonnes échelles. D'une part, nous avons besoin d'une précision centimétrique autour du port lui-même. D'autre part, nous devons faire un zoom arrière sur le globe entier pour comprendre les impacts océaniques et continentaux. Il serait très difficile de faire comprendre ce que nous faisons dans ce projet si nous ne disposions pas d'un SIG pour montrer ces échelles dans leur contexte."


Pour créer des simulations massives et intégrées de la chaîne d'approvisionnement mondiale, l'équipe d'Atkins a utilisé les résultats d'études climatiques détaillées à grande échelle, notamment les prévisions de la circulation mondiale qui modélisent les futurs schémas météorologiques. L'innovation d'Atkins a consisté à utiliser l'intelligence de la localisation et une simulation élaborée pour évaluer les impacts que le changement climatique aura sur une opération spécifique à l'avenir. Et ils l'ont fait rapidement. Contrairement au processus souvent lent de conversion des nouvelles idées dans les universités en méthodes opérationnelles dans l'industrie, le simulateur portuaire donne aux données prédictives créées par la communauté de recherche mondiale une pertinence immédiate pour les entreprises du monde entier.

 Au cours d'un cycle de base qui modélisait les effets du climat si aucune mesure n'était prise, le simulateur du port maritime a donné des résultats largement rassurants, indiquant certaines opportunités positives. Une étude de recherche a montré que l'activité des tempêtes tropicales devrait en fait diminuer dans le Pacifique occidental, ce qui permettrait une circulation plus libre des marchandises le long de certaines voies de navigation qu'actuellement. Le simulateur a également montré qu'avec l'élévation du niveau de la mer prévue de 0,2 m dans le port d'ici 2050, les quais et les rails qui jouent un rôle clé dans le traitement des marchandises ne seraient probablement pas affectés.


Les résultats ont toutefois établi qu'il existe un potentiel de changements futurs dans les modèles météorologiques, y compris le vent et les précipitations, ainsi qu'un impact du froid extrême sur les lignes ferroviaires et la fluidité du fret en hiver. En réponse, le port de Prince Rupert étudie les possibilités d'exploiter les données météorologiques prédictives et en temps réel pour faciliter la planification opérationnelle. Il s'agit notamment de continuer à approfondir les connaissances de l'écosystème marin régional et de comprendre les impacts potentiels sur l'infrastructure qui peuvent faire l'objet de mesures d'atténuation.


Les simulations modélisant les actions potentielles du port maritime pourraient aider à guider les investissements, comme le renforcement des rivages ou l'ajout d'une planification de l'adaptation pour les projets futurs, afin de protéger les actifs physiques comme les bâtiments et les routes. Lorsque les gestionnaires du port, les ingénieurs ou les décideurs voient ces scénarios cartographiés dans le SIG, ils sont en mesure de mieux comprendre les impacts financières et opérationnels de leurs décisions.

Ce projet est pour moi la meilleure illustration d'une utilisation optimale des SIG

Stephen Bourn, Atkins

L'avenir complexe de la chaîne d'approvisionnement

Le Seaport Simulator a déjà commencé à susciter l'intérêt d'autres clients, ce qui n'a pas surpris M. Bourne. Selon lui, les choix que les responsables de la chaîne d'approvisionnement doivent envisager aujourd'hui s'étendent sur des zones géographiques et des données complexes et l'intelligence géographique peut aider ces chefs d'entreprise à prendre et à défendre des décisions difficiles.


Par exemple, les menaces liées au changement climatique ont déjà convaincu certaines entreprises de commencer à réduire le nombre de leurs fournisseurs, en travaillant avec des réseaux plus fins auxquels elles peuvent faire confiance et avec lesquels elles peuvent collaborer étroitement. Si cette stratégie est judicieuse, un réseau trop concentré géographiquement est aussi plus facilement mis hors d'état de nuire par un événement climatique d'ampleur régionale. Cependant, les entreprises qui emploient une base d'approvisionnement plus diversifiée sur le plan géographique peuvent avoir moins d'influence sur ces partenaires en matière de résilience climatique. Un équilibre doit être trouvé pour atteindre l'efficacité, la sécurité et l'influence, et les cartes intelligentes créées par des outils comme le simulateur portuaire peuvent aider les organisations à atteindre cet équilibre.


L'analyse prédictive du simulateur portuaire pourrait également être mise à profit pour aider les dirigeants à atteindre d'autres objectifs, comme la réduction à zéro des émissions de carbone à une date donnée. Des simulations d'expédition pourraient être effectuées le long d'itinéraires spécifiques de la chaîne d'approvisionnement, en testant différents niveaux de fréquence et de vitesse pour déterminer comment les choix liés au carbone contribuent aux objectifs d'énergie propre.


La technologie est également prometteuse pour résoudre des problèmes complexes tels que les analyses multi-ports. Une analyse basée sur le SIG pourrait permettre de déterminer quel port est le plus efficace et le plus rentable pour le transport de marchandises entre l'Asie et les États-Unis. Si certaines routes peuvent devenir trop instables en raison du changement climatique, d'autres peuvent être ouvertes par des tendances telles que le recul de la couverture de glace dans l'Arctique, créant ainsi de nouveaux corridors de transport.


Le SIG permet d'évaluer toutes ces éventualités d'une manière qu'une feuille de calcul ne peut pas faire. "Vous ne pourriez vraiment pas saisir toutes les influences et tous les facteurs de perturbation en jeu si vous n'en regardiez pas une carte", explique M. Bourne. À mesure que les menaces du risque climatique s'intensifient, le besoin de stratégies innovantes et spécifiques à un lieu, pour soutenir la résilience de la chaîne d'approvisionnement, ne fera que croître.



Cet article est une adaptation de l'article publié par Esri.

A PROPOS DES AUTEURS

Kathleen Kewley

Kathleen Kewley est la directrice du développement commercial mondial AEC chez Esri. Kathleen a plus de 20 ans d'expérience professionnelle avec les dirigeants d'entreprises internationales d'ingénierie, d'architecture, de conseil et de construction. Elle aide les organisations à tirer bénéfice de leurs investissements technologiques et à obtenir des résultats qui soutiennent les objectifs organisationnels. Avant de rejoindre Esri, Kathleen a passé 10 ans chez Autodesk dans des rôles clés de développement commercial, aidant l'industrie AEC à passer au géospatial 3D et à la modélisation des informations du bâtiment. Avec ses compétences multiples et uniques dans l'industrie et les SIG, Kathleen dirige maintenant une équipe qui soutient la transformation digitale de l'industrie AEC et qui exploite les SIG pour que les jumeaux numériques des environnements naturels et bâtis puissent aider les entreprises dans leur développement.





Yasaman Kazemi

Yasaman Kazemi est responsable de la stratégie de la chaîne d'approvisionnement chez Esri. Elle a travaillé dans l'industrie des biens de consommation en tant que spécialiste de l'optimisation et de l'analyse de la chaîne d'approvisionnement et est titulaire d'un doctorat en transport et logistique avec une spécialisation dans les systèmes de chaîne d'approvisionnement. Yasaman est également titulaire d'une maîtrise en génie industriel et en gestion.