Czym jest technologia Digital Twin?

Digital Twin czyli Cyfrowy Bliźniak jest wirtualną repliką fizycznych urządzeń. Naukowcy zajmujący się danymi oraz informatycy mogą ich używać do przeprowadzania symulacji zanim zbudują i wdrożą rzeczywiste urządzenia. Zmieniają także sposób optymalizacji technologii, takich jak internet rzeczy, analityka czy sztuczna inteligencja.

Technologia Cyfrowego Bliźniaka wykroczyła poza produkcję i przeniosła się do łączących się światów: internetu rzeczy, sztucznej inteligencji i analizy danych. Posiadanie cyfrowego odpowiednika, pozwala analitykom danych i innym specjalistom IT na możliwość optymalizacji wdrożeń. Jest to ważne w szczególności pod kątem maksymalnej wydajności i tworzenia scenariuszy odpowiadających na pytanie „co, jeśli”.

Czwarta rewolucja przemysłowa czyli tzw. Przemysł 4.0 skupia się przede wszystkim na organizowaniu oraz kontrolowaniu przemysłowego łańcucha wartości. Jak każda z nowych faz rozwoju, posiada swoje najważniejsze trendy jakimi się charakteryzuje. Można zaliczyć do nich właśnie min. technologię Digital Twin.

Przeczytaj więcej o Przemyśle 4.0 tutaj

Digital Twin – skąd się to wzięło ?

Digital Twin jest cyfrowym odpowiednikiem procesu w czasie rzeczywistym bądź odwzorowaniem fizycznego obiektu. Łączy w sobie zarówno cechy obiektu fizycznego oraz cyfrowego odwzorowania w wirtualnej przestrzeni, co umożliwia  przekształcanie informacji w czasie faktycznym. Dzięki temu następuje stała aktualizacja stanu obiektu i procesu. Pojęcie to wcale nie jest nowym zjawiskiem. Wszystko zaczęło się od misji Apollo 13. Pojazd kosmiczny podczas misji został uszkodzony i podjęto decyzje o odwzorowaniu go w symulatorze, co umożliwiło opracowanie najważniejszych procedur w misji ratunkowej.

Jak to działa?

Za pomocą komputerowego wspomagania projektowania – czyli systemów CAD tworzy się symulacje oraz modele 3D. Technologia działa jako proxy do połączenia specjalistów z tradycyjnymi urządzeniami do kontroli i monitorowania. Stworzenie Cyfrowego Bliźniaka w dużej mierze pozwala przyspieszyć rozwój usług. Testy i usprawnienia są przeprowadzane na nowej jednostce, co powoduje, że firma nie obciąża się ryzykiem niepowodzenia i zniszczenia głównego produktu lub usługi. Umożliwia przeanalizowanie hipotetycznych scenariuszy oraz pozwala wybrać najbardziej optymalną opcję działania.

Poziomy działania Digital Twin

To, w jaki sposób będzie tworzony Cyfrowy Bliźniak jest w bardzo dużym stopniu uzależnione od charakteru przedsiębiorstwa: od tego jakie ma potrzeby i oczekiwania. Wyróżnia się trzy rozwiązania:

• Digital Twin zasobu. Stosowany w sytuacji, gdy firma chce usprawnić działanie jakiegoś konkretnego zasobu np. urządzenia, które w danym momencie może być wąskim gardłem, a jego możliwości są zdecydowanie większe.
• Digital Twin procesu. Obejmuje wszystkie urządzenia, jakie biorą udział w danym procesie.
• Digital Twin biznesu. Na tym poziomie informacje, które są poddane cyfryzacji dotyczą całej strategii biznesoweje, jaki jest realizowany przez firmę.

Korzyści z używania technologii Cyfrowego Bliźniaka

Szybsza ocena ryzyka i czas produkcji

Dzięki Digital Twin przedsiębiorstwa mogą testować i weryfikować produkt, zanim w ogóle zaistnieje w świecie rzeczywistym. Tworząc replikę planowanego procesu produkcyjnego, technologia ta, pozwala inżynierom na identyfikację wszelkich awarii procesu przed rozpoczęciem produkcji. Inżynierowie mogą zakłócać działanie systemu, aby uogólnić nieoczekiwane scenariusze, zbadać reakcję systemu czy zidentyfikować odpowiednie strategie. Ta nowa funkcja poprawia ocenę ryzyka, przyspiesza rozwój nowych produktów i zwiększa niezawodność linii produkcyjnej.

Zdalne monitorowanie w realnym czasie

Osiągnięcie szczegółowego obrazu dużego systemu fizycznego w czasie rzeczywistym jest często bardzo trudne lub wręcz niemożliwe. Tu z pomocą przychodzi Cyfrowy Bliźniak, który jest dostępny w dowolnym miejscu. Umożliwia użytkownikom zdalne monitorowanie
i kontrolowanie wydajności systemu.

Prognozowanie

Z tego względu, że czujniki IoT systemu Cyfrowych Bliźniaków wytwarzają duże zbiory danych, firmy mogą je analizować, aby proaktywnie identyfikować wszelkie problemy
w systemie. Ta zdolność umożliwia firmom dokładniejsze planowanie konserwacji, co poprawia wydajność linii produkcyjnej i obniża koszty.

Efektywne decyzje finansowe

Przedstawienie fizycznego obiektu w sposób wirtualny, pozwala integrować dane finansowe, takie jak koszt materiałów i robocizny. Dostępność dużej ilości danych w czasie rzeczywistym i zaawansowanej analityki umożliwia firmom podejmować lepsze i szybsze decyzji. Zazwyczaj  dotyczą one tego czy korekty w łańcuchu wartości produkcji są finansowo rozsądne.

Lepsza współpraca zespołowa

Automatyzacja procesów i ciągły dostęp do informacji o systemie, pozwalają technikom bardziej skupić się na współpracy pomiędzy zespołami, co prowadzi do poprawy produktywności i wydajności operacyjnej.

Zastosowanie Cyfrowego Bliźniaka

W momencie stworzenia repliki oraz nauczenia jej działania rzeczywistego systemu, istnieje możliwość pozyskania bardzo dużej liczby informacji. Osoby zarządzające systemami, dzięki pozyskanym informacjom, są w stanie w dużo korzystniejszy sposób zarządzać działaniami. Mogą eliminować zagrożenia i unikać niekorzystnych decyzji, gdyż testy przeprowadzone przy pomocy tej technologii sugerują, co jest mniej korzystne, a co bardziej w danym momencie.

Jest to także bardzo dobrym rozwiązaniem w przypadku testowania nowych produktów lub procesów. Całe działanie przenoszone jest do wirtualnej przestrzeni, co umożliwia skrócenie czasu na wprowadzanie nowych produktów na rynek.

Digital Twin na podstawie aktualnych danych z maszyny oraz scenariuszy serwisowych, jest w stanie ocenić możliwość powstania awarii oraz starać się jej zapobiec. Bardzo duże znaczenie odgrywa fakt możliwości sprawdzenia w przestrzeni wirtualnej, w jaki sposób naprawy awarii będą wpływać na cały system.

Przykładem mogą być obiekty takie jak:

• silniki lotnicze
• pociągi
• platformy wiertnicze
• turbiny

Można je projektować i testować cyfrowo przed ich fizyczną produkcją. Te Cyfrowe Bliźniaki mogą być również zastosowane do pomocy np. w operacjach konserwacyjnych. Technicy mogą ich użyć, aby sprawdzić czy proponowana poprawka dla elementu sprzętu działa, jeszcze zanim zastosuje poprawkę fizycznego bliźniaka.

Aplikacje biznesowe Cyfrowych Bliźniaków znajdują się w wielu sektorach:

Produkcja jest taką dziedziną, w której wdrażanie Digital Twin jest prawdopodobnie najdalej wysunięte, a fabryki już używają jej do symulacji swoich procesów.

Opieka zdrowotna jest obszarem, który produkuje Cyfrowe Bliźniaki dla osób, o których wspomnieliśmy powyżej. Czujniki o wielkości opaski, przesyłają informacje o stanie zdrowia z powrotem do Cyfrowego Bliźniaka, którego używa się do monitorowania i przewidywania samopoczucia pacjenta.

Technologia ta w dziedzinie motoryzacyjnej także jest możliwa, ponieważ samochody są już wyposażone w czujniki telemetryczne. Ulepszenie technologii stanie się ważniejsze, gdy na drogach pojawi się coraz więcej pojazdów autonomicznych.

Poza produkcją i przemysłem, Cyfrowy Bliźniak jest wykorzystywany w sektorze detalicznym do modelowania i zwiększania doświadczenia klienta, zarówno na poziomie centrum handlowego, jak i pojedynczych sklepów.

Cyfrowego Bliźniaka można także użyć, aby pomóc miastom stać się bardziej zrównoważonymi gospodarczo, środowiskowo i społecznie. Wirtualne modele mogą kierować decyzjami planistycznymi oraz oferować rozwiązania wielu złożonych wyzwań, przed którymi stoją współczesne miasta. Przykład: szybkie reakcje na problemy w czasie rzeczywistym, mogą być oparte na realnych informacjach pochodzących od Digital Twin. Może to umożliwić takim instytucjom jak szpitale – reagować na kryzys.

Wartość ekonomiczna

W zależności od branży, celu biznesowego, aktualnego przypadku, poziom złożoności technologii będzie całkowicie inny. Uzyskane korzyści ekonomiczne również będą całkowicie inne, w zależności od przyjętego modelu. Istotną umiejętnością jest skrócenie czasów przestojów oraz kosztów utrzymania. Umiejętności i kompetencje software’ów mają ogromne znaczenie przy osiąganiu coraz większych korzyści ekonomicznych. Bardzo często rozwój Cyfrowego Bliźniaka jest powiązany ze stałym gromadzeniem i nadzorowaniem danych, stąd niezwykle cenna jest umiejętność pracowników do posługiwania się narzędziami Digital Twin. Model ten oraz koncepcja biznesu muszą być stale testowane, nie tylko pod kątem opłacalności ekonomicznej, ale także pod kątem postępów w rozwoju wprowadzania nowych usług
i produktów.

Słowem podsumowania

Technologia Cyfrowego Bliźniaka w połączeniu z najnowszymi narzędziami uczenia maszynowego i sztucznej inteligencji wspomaga przedsiębiorstwa z wielu branż. Pomoc dotyczy obniżenia kosztów operacyjnych, zwiększenia produktywności, poprawy wydajności czy zmiany sposobu przeprowadzania prognozowanej konserwacji.

Szczególnie dla producentów wyrobów, ta technologia ma istotne znaczenie dla uzyskania bardziej wydajnych linii produkcyjnych oraz skrócenia czasu wprowadzania produktów na rynek.