Koszyk
Digital Twin

Cyfrowy bliźniak w przemyśle 4.0

Cyfrowy bliźniak to nowoczesna idea, która w najbliższym czasie może zrewolucjonizować przemysł w wielu sektorach. Ta enigmatycznie brzmiąca nazwa oznacza model cyfrowy, który zmieni oblicze przemysłu 4.0. Na czym polega pomysł cyfrowego bliźniaka i czym on właściwie jest?

Co znajdziesz w artykule?

Co to jest cyfrowy bliźniak?

Cyfrowy bliźniak (ang. Digital Twin) to koncepcja cyfrowej repliki procesu, obiektu lub usługi. Digital Twin wykorzystuje algorytmy uczenia maszynowego, których celem jest odnalezienie wzorców nieprawidłowości i prawidłowości w strumieniach danych, które są wysyłane z obiektu rzeczywistego w czasie rzeczywistym.

Nieco prościej można powiedzieć, że cyfrowy bliźniak zapewnia zdolność do przenoszenia świata fizycznego do świata cyfrowego, w którym także możemy obserwować w czasie rzeczywistym zachowania produktu lub jego świadomość operacyjną.

Dzięki takiej technologii zapewniamy sobie np. możliwość badania procesów w świecie cyfrowym bez konieczności wykonywania badań na obiektach fizycznych. Cyfrowy bliźniak pozwala np. stworzyć model procesów 3D na produkcji czy magazynie, co umożliwia sprawdzenie efektywności zmian procesów przed ich fizycznym wdrożeniem. W celu dokładnego odzwierciedlenia świata w przestrzeniach cyfrowych wykorzystuje się tzw. systemy cyberfizyczne, które przesyłają dane do systemu bezpośrednio z fizycznych obiektów.

Skąd wzięła się idea cyfrowego bliźniaka?

Według większości źródeł prekursorem idei cyfrowego bliźniaka była NASA. To właśnie amerykańska agencja kosmiczna zaczęła tworzyć cyfrowe repliki rakiet. Było to ogromnym ułatwieniem, gdyż zbudowanie urządzeń rakietowych pochłania niebagatelne sumy pieniędzy. Wykorzystanie modelu cyfrowego bliźniaka pomogło naukowcom NASA przetestować zmiany w sposobie działania czy wydajności danej rakiety, zanim ta została fizycznie polepszona!

Do świata przemysłu ideę Digital Twin wprowadził Michael Grieves – autor kultowej książki “Product Lifecycle Management” i autorytet na skalę światową. W swoich notatkach wyróżnił on trzy wymiary cyfrowego bliźniaka:

  • wymiar fizyczny,
  • wymiar cyfrowy,
  • połączenia pomiędzy wymiarami.

Typy Digital Twin

Specjaliści w przemyśle 4.0  – Andy Bane, Sameer Kalwani and Sean McCormick – wyróżnili trzy typy bliźniaka cyfrowego. Ich podział został stworzony z uwzględnieniem różnic kompleksowości i rozmiaru symulacji elektronicznej.

  • Status Twins – digital twins z najwcześniejszych etapów życia produktu. Zajmują się zarządzeniem produktami, ich kontrolą oraz kontrolą jakości.
  • Operational Twins – pozwalają użytkownikowi na odtworzenie działań bardziej kompleksowych procesów. Mogą pozyskiwać dane z modeli status twins lub budować własne baze z danymi.
  • Simulation Twins – potrafią odtwarzać rzeczywistość wirtualną w różnych warunkach i to również przy cyfrowej zmianie głównych parametrów urządzenia. Przedstawiają skomplikowane, lecz bardzo dokładne analizy dot. ewentualnych zmian.

Jak można wykorzystać Digital Twin w przemyśle?

Możliwości wykorzystania Digital Twin w przemyśle 4.0 są tak ogromne, że wymiana ich wszystkich byłaby niekończącą się historią. Właśnie dlatego poniżej wypisaliśmy wyłącznie najważniejsze i najpopularniejsze zastosowania cyfrowego bliźniaka w przemyśle 4.0:

  • stawianie hipotez i tworzenie dokładnych scenariuszu wydarzeń,
  • analiza błędów projektowania systemów fizycznych,
  • optymalizacja wszelkich czynności i procesów.

Digital Twin stwarza nieograniczone możliwości w rozwoju przemysłu. Dzięki zastosowaniu oprogramowania nie musisz jż sprawdzać swoich pomysłów na zasobach fizycznych firmy. Każdy pomysł może zostać wdrożony najpierw w Digital Twin, a dopiero w razie powodzenia, zastosowany w wymiarze fizycznym.

Wady i zalety technologii Digital Twin

Wykorzystanie technologii Digital Twin z pewnością przyniesie – i już przynosi – wiele korzyści dla przemysłu. Model cyfrowego bliźniaka nie ma zbyt wielu wad. Do minusów tego rozwiązania można zaliczyć wyłącznie dwie rzeczy: wysoki koszt i czasochłonność jego wdrożenia. Jednak te wady wydają się być niczym w porównaniu do szeregu zalet, które omawiana technologia oferuje:

  • ogromna oszczędność kapitału – firma nie musi wydawać pieniędzy na fizyczne modyfikacje,
  • oszczędność czasu – ponownie powiązane z brakiem konieczności fizycznego sporządzenia modelu,
  • możliwość perfekcyjnej optymalizacji w zakresie procesów produkcji czy nawet pracy pracowników,
  • możliwość nieograniczonego testowania nowych pomysłów bez konieczności zamartwiania się o kapitał.
  • zminimalizowanie ryzyka strat finansowych związanych z nieprawidłowymi wdrożeniami usług czy projektów.

Czy wdrożenia technologii cyfrowego bliźniaka są opłacalne?

Patrząc na praktyki największych korporacji, wdrożenia technologii Digital Twin są jak najbardziej opłacalne. W światowym przemyśle można doszukać się nieograniczonej ilości przykładów, w której to cyfrowe bliźniaki pomogły w rozwoju produktów.

Przykładowo, projektanci Maserati wykorzystali system Siemens NX do projektowania i kształtowania swoich aut. Dzięki nowej technologii ich koszt i czas produkcji obniżył się o 30%!

Takie przykłady nie są odosobnione Siemens NX pomógł także w poprawie produkcji drukarek 3D Jet Fusion. Tam projekt sterowany z wykorzystaniem Digital Twins pomógł zwiększyć cyrkulację powietrza o 22% i przyspieszył czas drukowania o 15%.

Z przykładów mniej technologicznych, a bardziej HR-owych można wymienić chociażby przedsiębiorstwo naftowe BP w Angoli. Zmniejszyło ono czas potrzebny na prace inżynieryjne o 1/5, co przełożyło się na oszczędność na poziomie 135 milionów $ rocznie!

Takie przykłady robią wrażenie. Wykorzystanie technologii cyfrowego bliźniaka jest przyszłością przemysłu. Choć teraz wiele mniejszych firm sceptycznie spogląda na ten wynalazek, to bezsprzecznie za kilka/ kilkanaście lat będzie to normą. Warto jednak pamiętać, że zawsze wygrywają ci, którzy wdrażają nowe technologie jako pierwsi, gdyż daje im to niekwestionowaną przewagę nad konkurencją.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.