Digital Twin – Digital Twin: wizualizacja 3D i cyfrowe zarządzanie łańcuchem dostaw
Opublikowano: 30 grudnia 2021 r. / Aktualizacja z: 23 lutego 2022 r. - Autor: Konrad Wolfenstein
Cyfrowy bliźniak to wirtualna reprezentacja, która służy jako cyfrowy odpowiednik fizycznego obiektu lub procesu ze świata rzeczywistego. Nie ma znaczenia, czy odpowiednik istnieje już w świecie rzeczywistym, czy będzie istniał w przyszłości. Chociaż koncepcja została opracowana wcześniej (przez Michaela Grievesa, wówczas z Uniwersytetu Michigan, w 2002 r.), pierwsza praktyczna definicja cyfrowego bliźniaka została opracowana przez NASA w 2010 r. w ramach próby ulepszenia symulacji fizycznych modeli statków kosmicznych. Digital Gemini jest wynikiem ciągłego doskonalenia w tworzeniu projektów produktów i działań technicznych. Rysunki produktów i specyfikacje techniczne ewoluowały od rysunków wykonanych ręcznie, przez rysunki wspomagane komputerowo/projektowanie wspomagane komputerowo, po inżynierię systemów opartą na modelach.
Cyfrowy bliźniak obiektu fizycznego zależy od ogólnego rozwoju cyfrowego, „cyfrowego wątku” – najniższego poziomu projektowania i specyfikacji cyfrowego bliźniaka. „Bliźniak” zależy od gwintu cyfrowego, aby zachować dokładność. Zmiany w projekcie produktu wprowadzane są za pomocą zleceń zmian (ECO). Żądanie zmiany skierowane do komponentu skutkuje powstaniem nowej wersji cyfrowego bliźniaka.
Cyfrowy wątek
Wątek cyfrowy definiuje się jako „wykorzystanie narzędzi i reprezentacji cyfrowych do projektowania, oceny i zarządzania cyklem życia”.
Termin „wątek cyfrowy” został po raz pierwszy użyty w raporcie Global Science and Technology Vision Task Force USAF „Global Horizons 2013”.
Termin wątek cyfrowy został udoskonalony przez Singha i Willcoxa z MIT w 2018 r. w artykule zatytułowanym Engineering with a Digital Thread. W tym artykule akademickim termin wątek cyfrowy zdefiniowano jako „architekturę opartą na danych, która łączy informacje z całego cyklu życia produktu i ma być główną lub wiarygodną platformą danych i komunikacji dla produktów firmy w dowolnym momencie”.
W węższym znaczeniu wątek cyfrowy jest również używany w odniesieniu do najniższego poziomu projektu i specyfikacji cyfrowej reprezentacji przedmiotu fizycznego. Wątek cyfrowy to kluczowa funkcja w inżynierii systemów opartych na modelach (MBSE) i podstawa cyfrowego bliźniaka.
Termin „cyfrowy wątek” jest również używany do opisania identyfikowalności cyfrowego bliźniaka z wymaganiami, częściami i systemami sterowania, które tworzą obiekt fizyczny.
Inteligentna fabryka – wykorzystanie koncepcji istotnych dla firmy w Niemczech
Grafika przedstawia wyniki ankiety przeprowadzonej w 2017 roku wśród dyrektorów zarządzających niemieckich firm przemysłowych na temat technologii stosowanych w inteligentnych fabrykach dziś i w przyszłości. 23 procent ankietowanych stwierdziło, że obecnie korzysta z cyfrowego bliźniaka produktu w swojej inteligentnej fabryce. 43 procent stwierdziło, że planuje w przyszłości korzystać z cyfrowego bliźniaka produktów.
Dotyczy to również autonomicznej logistyki wewnętrznej: 17% stwierdziło, że obecnie z niej korzysta (2017). 35% planuje wdrożyć to do 2022 r.
Jak istotne są poniższe koncepcje dla Twojej firmy?
Zużycie za pięć lat (2022)
- Optymalizacja zasobów w oparciu o dane – 77%
- Zintegrowane planowanie – 61%
- Optymalizacja procesów i jakości oparta na Big Data – 65%
- Modułowe systemy produkcyjne / modułowe aktywa produkcyjne – 36%
- Fabryka połączona z siecią / Fabryka połączona – 60%
- Konserwacja predykcyjna – 66%
- Wizualizacja/automatyzacja procesów / Wizualizacja/automatyzacja procesów – 62%
- Cyfrowy bliźniak produktu / Cyfrowy bliźniak produktu – 43%
- Cyfrowy bliźniak fabryki / Cyfrowy bliźniak fabryki – 44%
- Cyfrowy bliźniak zakładu produkcyjnego / Cyfrowy bliźniak majątku produkcyjnego – 39%
- Elastyczne metody produkcji / Elastyczne metody produkcji – 34%
- Autonomiczna logistyka wewnątrzzakładowa / Autonomiczna logistyka wewnątrzzakładowa – 35%
- Transfer parametrów produkcyjnych – 32%
- W pełni autonomiczna cyfrowa fabryka – 11%
Wykorzystanie dzisiaj (2017)
- Optymalizacja zasobów w oparciu o dane – 52%
- Zintegrowane planowanie – 32%
- Optymalizacja procesów i jakości oparta na Big Data – 30%
- Modułowe systemy produkcyjne / modułowe aktywa produkcyjne – 29%
- Fabryka połączona z siecią / Fabryka połączona – 29%
- Konserwacja predykcyjna – 28%
- Wizualizacja/automatyzacja procesów / Wizualizacja/automatyzacja procesów – 28%
- Cyfrowy bliźniak produktu / Cyfrowy bliźniak produktu – 23%
- Cyfrowy bliźniak fabryki / Cyfrowy bliźniak fabryki – 19%
- Cyfrowy bliźniak zakładu produkcyjnego / Cyfrowy bliźniak majątku produkcyjnego – 18%
- Elastyczne metody produkcji / Elastyczne metody produkcji – 18%
- Autonomiczna logistyka wewnątrzzakładowa / Autonomiczna logistyka wewnątrzzakładowa – 17%
- Transfer parametrów produkcyjnych – 16%
- W pełni autonomiczna cyfrowa fabryka – 5%
Przeprowadzono wywiady z dyrektorami zarządzającymi niemieckich przedsiębiorstw przemysłowych. Pytanie to zostało zadane w ankiecie w następujący sposób: „Jak istotne są poniższe koncepcje dla Twojej firmy?” Źródło nie podaje żadnych informacji na temat rodzaju badania ani punktów przekraczających 100 proc.
Cyfrowe bliźniaki przewidział David Gelernter w swojej książce Mirror Worlds z 1991 roku. Zarówno w publikacjach branżowych, jak i akademickich powszechnie uznaje się, że Michael Grieves z Florida Institute of Technology jako pierwszy zastosował koncepcję cyfrowego bliźniaka w produkcji. Koncepcja i model cyfrowego bliźniaka zostały publicznie zaprezentowane w 2002 roku przez Grievesa, wówczas na Uniwersytecie Michigan, na konferencji Society of Manufacturing Engineers w Troy w stanie Michigan. Grieves zaproponował cyfrowego bliźniaka jako koncepcyjny model zarządzania cyklem życia produktu (PLM).
Koncepcja, która miała kilka różnych nazw, została później nazwana „cyfrowym bliźniakiem” przez Johna Vickersa z NASA w raporcie dotyczącym planu działania z 2010 roku. Koncepcja cyfrowego bliźniaka składa się z trzech różnych części:
- produkt fizyczny,
- produkt cyfrowy/wirtualny
- oraz połączenia danych i informacji pomiędzy obydwoma produktami.
Połączenia pomiędzy produktem fizycznym a produktem cyfrowym/wirtualnym to dane przepływające z produktu fizycznego do produktu cyfrowego/wirtualnego oraz informacje dostępne z produktu cyfrowego/wirtualnego w środowisku fizycznym.
Pojęcie zostało później podzielone na typy. Ci goście to
- prototyp cyfrowego bliźniaka (DTP),
- instancja cyfrowego bliźniaka (DTI)
- oraz agregat cyfrowego bliźniaka (DTA).
DTP składa się z projektów, analiz i procesów mających na celu realizację fizycznego produktu. DTP istnieje zanim pojawi się produkt fizyczny. DTI to cyfrowy bliźniak każdego pojedynczego egzemplarza produktu po jego wyprodukowaniu. DTA to zbiór DTI, których dane i informacje można wykorzystać do zapytań o produkty fizyczne, prognozowania i uczenia się. Konkretne informacje zawarte w cyfrowych bliźniakach zależą od przypadków użycia. Cyfrowy bliźniak to konstrukcja logiczna, co oznacza, że rzeczywiste dane i informacje mogą być zawarte w innych aplikacjach.
Dodatkowo cyfrowego bliźniaka można podzielić na trzy podkategorie w zależności od stopnia integracji, czyli różnego stopnia przepływu danych i informacji, jaki może odbywać się pomiędzy częścią fizyczną a kopią cyfrową:
- Model cyfrowy (DM),
- Cyfrowy cień (DS)
- i cyfrowy bliźniak.
Według analityka branżowego Gartnera cyfrowy bliźniak w miejscu pracy jest często uważany za część zrobotyzowanej automatyzacji procesów (RPA) i należy do szerszej i wyłaniającej się kategorii „hiperautomatyzacji”.
Przykłady cyfrowych bliźniaków
Przykładem wykorzystania cyfrowych bliźniaków do optymalizacji maszyn jest konserwacja sprzętu wytwarzającego energię, takiego jak turbiny, silniki odrzutowe i lokomotywy.
Innym przykładem cyfrowych bliźniaków jest wykorzystanie modeli 3D do tworzenia cyfrowych towarzyszy obiektów fizycznych. Umożliwia to wyświetlenie stanu rzeczywistego obiektu fizycznego, umożliwiając projekcję obiektów fizycznych do świata cyfrowego. Na przykład, gdy czujniki zbierają dane z podłączonego urządzenia, dane z czujnika można wykorzystać do aktualizacji kopii stanu urządzenia w czasie rzeczywistym jako „cyfrowy bliźniak”. Termin „cień urządzenia” jest również używany w odniesieniu do koncepcji cyfrowego bliźniaka. Cyfrowy bliźniak ma być aktualną i dokładną kopią właściwości i stanów obiektu fizycznego, w tym kształtu, pozycji, gestów, statusu i ruchu.
Cyfrowego bliźniaka można również wykorzystać do monitorowania, diagnostyki i prognozowania w celu optymalizacji wydajności i wykorzystania zasobów. W tym obszarze dane sensoryczne można połączyć z danymi historycznymi, specjalistyczną wiedzą ludzką oraz nauką dotyczącą floty i symulacji, aby poprawić wyniki przewidywań. Dlatego złożone platformy prognozowania i inteligentnej konserwacji mogą wykorzystywać cyfrowe bliźniaki do znajdowania pierwotnej przyczyny problemów i zwiększania produktywności.
Jako sposób na pokonanie znaczących wyzwań związanych z opracowywaniem, testowaniem i walidacją aplikacji w przemyśle motoryzacyjnym zaproponowano także cyfrowe bliźniaki pojazdów autonomicznych i ich czujników wbudowanych w symulację ruchu drogowego i środowiska, zwłaszcza gdy odpowiednie algorytmy opierają się na podejściach opartych na sztucznych inteligencja, która wymaga obszernych zbiorów danych szkoleniowych i walidacyjnych.
Przemysł przetwórczy
Fizyczne obiekty produkcyjne są wirtualizowane i przedstawiane jako cyfrowe modele bliźniaków (awatary), które są płynnie i ściśle zintegrowane zarówno z przestrzenią fizyczną, jak i cyberprzestrzeni. Obiekty fizyczne i modele bliźniacze oddziałują na siebie w sposób wzajemnie korzystny.
Dynamika na poziomie branżowym
Cyfrowy bliźniak zmienia całe zarządzanie cyklem życia produktu (PLM), od projektu, przez produkcję, po serwis i operacje. Obecnie PLM jest bardzo czasochłonne pod względem wydajności, produkcji, inteligencji, faz usług i zrównoważonego rozwoju w projektowaniu produktów. Cyfrowy bliźniak może połączyć fizyczną i wirtualną przestrzeń produktu. Cyfrowy bliźniak umożliwia firmom tworzenie cyfrowego śladu wszystkich swoich produktów, od projektu po rozwój i przez cały cykl życia produktu. Ogólnie rzecz biorąc, branże działające w sektorze produkcyjnym odczuwają poważny wpływ cyfrowych bliźniaków. W procesie produkcyjnym cyfrowy bliźniak jest wirtualną repliką procesów zachodzących w czasie rzeczywistym w fabryce. W fizycznym procesie produkcyjnym rozmieszczone są tysiące czujników, a wszystkie zbierają dane z różnych wymiarów, takie jak: B. Warunki środowiskowe, charakterystyka zachowania maszyny i wykonywane prace. Wszystkie te dane są stale przesyłane i gromadzone przez cyfrowego bliźniaka. Dzięki Internetowi rzeczy cyfrowe bliźniaki stały się tańsze i mogą zadecydować o przyszłości produkcji. Zaletą dla inżynierów jest rzeczywiste wykorzystanie produktów zaprojektowanych wirtualnie przez cyfrowego bliźniaka. Zaawansowane metody konserwacji i zarządzania produktami i aktywami są w zasięgu ręki dzięki cyfrowemu bliźniakowi prawdziwej „rzeczy” z możliwościami czasu rzeczywistego.
Cyfrowe bliźniaki oferują ogromny potencjał biznesowy, ponieważ przewidują przyszłość, zamiast analizować przeszłość procesu produkcyjnego . Reprezentacja rzeczywistości stworzona przez cyfrowe bliźniaki pozwala producentom ewoluować w kierunku praktyk biznesowych ex ante. Przyszłość produkcji opiera się na 6 następujących aspektach:
- skalowalność,
- modułowość,
- elastyczność
- Autonomia,
- Łączność
- i cyfrowy bliźniak.
Wraz z rosnącą cyfryzacją poszczególnych etapów procesu produkcyjnego otwierają się możliwości osiągnięcia wyższej produktywności. Zaczyna się to od modułowości i prowadzi do większej efektywności systemu produkcyjnego. Ponadto autonomia pozwala systemowi produkcyjnemu skutecznie i inteligentnie reagować na nieoczekiwane zdarzenia. Wreszcie łączność, podobnie jak Internet rzeczy, umożliwia zamknięcie pętli cyfryzacji, umożliwiając optymalizację kolejnego cyklu projektowania i promocji produktu w celu uzyskania większej wydajności. Może to prowadzić do wyższego zadowolenia i lojalności klientów, gdy produkty potrafią wykryć problem, zanim faktycznie ulegnie on awarii. Wraz ze spadkiem kosztów przechowywania i przetwarzania danych rozszerzają się także możliwe zastosowania cyfrowych bliźniaków.
Produkcja przemysłowa wyrobów technicznych
Cyfrowy bliźniak jest szczególnie ważny dla przemysłu. Jej istnienie i wykorzystanie w procesach tworzenia wartości przemysłowej może stanowić dla przedsiębiorstw zdecydowaną przewagę konkurencyjną. Było to szczególnie widoczne od początku 2010 r., kiedy to Internet rzeczy umożliwił wytwarzanie wszelkiego rodzaju produktów sterowanych cyfrowo i połączonych w sieć ze zintegrowanymi usługami.
W przemyśle istnieją na przykład cyfrowe bliźniaki produktów, systemów produkcyjnych, procesów i usług. Mogą również istnieć przed prawdziwym bliźniakiem, na przykład jako modele projektowe przyszłych produktów. Można je wykorzystać do analizy i oceny danych pochodzących z wykorzystania prawdziwych bliźniaków. Mają różnorodne cele i funkcje.
Ich szczególna wartość dla przemysłu wynika z oszczędności fizycznych prototypów oraz możliwości symulacji zachowania, funkcjonalności i jakości prawdziwego bliźniaka pod każdym istotnym aspektem. Wartość tę można wykorzystać do wszystkich elementów tworzenia wartości w całym cyklu życia produktów, systemów i usług.
Cyfrowy bliźniak przybiera różne formy. Na przykład może opierać się na behawioralnym modelu rozwoju systemu, modelu 3D lub modelu funkcjonalnym, który przedstawia właściwości mechaniczne, elektroniczne i inne oraz charakterystykę działania prawdziwego bliźniaka tak realistycznie i kompleksowo, jak to możliwe w trakcie modelowania- projekt oparty.
Różne cyfrowe bliźniaki można ze sobą łączyć, co umożliwia również szeroką komunikację i interakcję z prawdziwymi bliźniakami. Nazywa się to również wątkiem cyfrowym, który przebiega przez cały cykl życia produktu i może zawierać inne informacje istotne dla produktu. Największą korzyść dla firmy ma taki spójny wątek cyfrowy, który pozwala na optymalizację różnych procesów tworzenia wartości i wykorzystanie szerokiej gamy cyfrowych modeli biznesowych dla oferowanych produktów lub usług.
Technologia produkcji to tylko jeden z wielu przemysłowych obszarów zastosowań. Cyfrowe bliźniaki mapują systemy na przestrzeni całego ich cyklu życia (projektowanie, tworzenie, eksploatacja i recykling). Nawet podczas planowania inżynierowie mogą wykorzystywać modele symulacyjne do optymalizacji procesów. Po uruchomieniu systemu te same modele symulacyjne można wykorzystać do dalszej optymalizacji procesów i transformacji produkcji.
Branża transportowa i cyfrowe zarządzanie łańcuchem dostaw
W obszarze transportu i magazynowania międzynarodowe firmy logistyczne, takie jak DHL i UPS, stale opracowują nowe aplikacje dla cyfrowego bliźniaka, takie jak śledzenie i śledzenie czy inteligentna kontrola magazynów i całych obiektów portowych. Producenci oprogramowania, tacy jak SAP czy Oracle, rozbudowują swoje systemy ERP i oferują nowe rozwiązania informatyczne w postaci cyfrowych łańcuchów dostaw do zarządzania łańcuchem dostaw.
Kontrola produkcji i zamówień
Koncepcja cyfrowego bliźniaka jest coraz częściej wykorzystywana w kontroli produkcji, logistyce i zakupach. Oznacza to, że koncepcję tę można ściśle powiązać z metodami i środkami technologii sterowania i inżynierii regulacji.
Urbanistyka i budownictwo (branża budowlana)
Geograficzne cyfrowe bliźniaki stały się popularne w praktyce planowania urbanistycznego ze względu na rosnące zainteresowanie technologią cyfrową w ruchu inteligentnych miast. Te cyfrowe bliźniaki są często proponowane w postaci interaktywnych platform służących do przechwytywania i wyświetlania danych przestrzennych 3D i 4D w czasie rzeczywistym w celu modelowania środowisk miejskich (miast) i zawartych w nich danych.
Technologie wizualizacji, takie jak systemy rzeczywistości rozszerzonej (AR), są wykorzystywane zarówno jako narzędzia współpracy przy projektowaniu i planowaniu w środowisku zabudowanym, jak i do integrowania źródeł danych z czujników wbudowanych w miastach i usług API w celu utworzenia cyfrowych bliźniaków. Na przykład AR umożliwia wyświetlanie map, budynków i danych w rzeczywistości rozszerzonej na blatach w celu wspólnego przeglądania przez profesjonalistów z branży budowlanej.
W branży budowlanej działania związane z planowaniem, projektowaniem, budową, eksploatacją i konserwacją ulegają coraz większej cyfryzacji – m.in. poprzez wprowadzenie procesów BIM (Building Information Modeling), a cyfrowe bliźniaki budynków postrzegane są jako logiczne przedłużenie – zarówno na poziomie poszczególnych budynków, jak i na poziomie krajowym. Na przykład w Wielkiej Brytanii Centre for Digitalbuilt Britain opublikowało w listopadzie 2018 r. Zasady Gemini, które określają zasady rozwoju „krajowego cyfrowego bliźniaka”.
Jeden z najwcześniejszych przykładów działającego „cyfrowego bliźniaka” powstał w 1996 r. podczas budowy obiektów Heathrow Express w Terminalu 1 na lotnisku Heathrow. Konsultant Mott MacDonald i pionier BIM Jonathan Ingram połączyli czujniki ruchu w grodzie i odwiertach z cyfrowym modelem obiektu, aby wyświetlić ruch w modelu. Stworzono cyfrowy obiekt wtryskowy, którego zadaniem jest monitorowanie efektów wpompowywania zaprawy w ziemię w celu stabilizacji ruchów gruntu.
Branża opieki zdrowotnej
Opiekę zdrowotną uważa się za branżę podlegającą przemianom dzięki technologii cyfrowych bliźniaków. Koncepcja cyfrowego bliźniaka została pierwotnie zaproponowana w branży opieki zdrowotnej i po raz pierwszy zastosowana do prognozowania produktów lub urządzeń. Cyfrowy bliźniak może poprawić życie w medycynie, sporcie i edukacji, stosując podejście do opieki zdrowotnej w większym stopniu oparte na danych. Dostępność technologii umożliwia tworzenie spersonalizowanych modeli dla pacjentów, które można na bieżąco dostosowywać w oparciu o rejestrowane parametry zdrowia i stylu życia. Może to ostatecznie skutkować powstaniem wirtualnego pacjenta, który szczegółowo opisuje stan zdrowia konkretnego pacjenta i nie opiera się wyłącznie na wcześniejszych zapisach. Ponadto cyfrowy bliźniak umożliwia porównanie zapisów danej osoby z populacją, aby łatwiej znaleźć wzorce z dużym poziomem szczegółowości. Największą zaletą cyfrowego bliźniaka w opiece zdrowotnej jest fakt, że opiekę zdrowotną można dostosować do indywidualnych reakcji pacjenta. Cyfrowe bliźniaki nie tylko doprowadzą do lepszych rozstrzygnięć w definiowaniu zdrowia indywidualnego pacjenta, ale także zmienią oczekiwany wizerunek zdrowego pacjenta. Za „zdrowy” uważano kiedyś brak oznak choroby. Teraz „zdrowych” pacjentów można porównać z resztą populacji, aby zdefiniować naprawdę zdrowych . Pojawienie się cyfrowego bliźniaka w opiece zdrowotnej wiąże się jednak również z pewnymi wadami. Cyfrowy bliźniak może prowadzić do nierówności, ponieważ technologia może nie być dostępna dla wszystkich, zwiększając przepaść między bogatymi i biednymi. Ponadto cyfrowy bliźniak zidentyfikuje wzorce w populacji, które mogą prowadzić do dyskryminacji.
Medycyna/chirurgia
Idea cyfrowego bliźniaka staje się coraz bardziej powszechna także w medycynie, poprzez tworzenie wirtualnego obrazu pacjenta w celu symulacji zastosowań medycznych. W ten sposób lekarz może przed leczeniem zająć się specyficzną sytuacją danego pacjenta, a podczas operacji chirurgicznych można prefabrykować i precyzyjnie wkładać specyficzne dla pacjenta wkładki (np. sztuczne stawy), co pozwala na lepszy wynik zabiegu i szybsze Proces odzyskiwania.
Branża motoryzacyjna
Przemysł motoryzacyjny został udoskonalony dzięki technologii cyfrowych bliźniaków. Cyfrowe bliźniaki w branży motoryzacyjnej wdraża się poprzez wykorzystanie istniejących danych w celu uproszczenia procesów i zmniejszenia kosztów krańcowych. Obecnie projektanci samochodów poszerzają istniejącą materialność fizyczną, włączając możliwości cyfrowe oparte na oprogramowaniu. Konkretnym przykładem technologii cyfrowego bliźniaka w przemyśle motoryzacyjnym jest to, że inżynierowie samochodowi wykorzystują technologię cyfrowego bliźniaka w połączeniu z narzędziem analitycznym firmy do analizy sposobu prowadzenia konkretnego samochodu. W ten sposób mogą zaproponować wprowadzenie do samochodu nowych funkcji, które mogą zmniejszyć liczbę wypadków na drogach, co wcześniej nie było możliwe w tak krótkim czasie.
Charakterystyka technologii cyfrowego bliźniaka
Technologie cyfrowe mają pewne cechy, które odróżniają je od innych technologii. Cechy te z kolei mają określone konsekwencje. Cyfrowe bliźniaki mają następujące cechy.
Łączność
Jedną z kluczowych cech technologii cyfrowego bliźniaka jest jej łączność. Niedawny rozwój Internetu rzeczy (IoT) niesie ze sobą wiele nowych technologii. Rozwój Internetu Rzeczy przyspiesza także rozwój technologii cyfrowych bliźniaków. Technologia ta posiada wiele cech zgodnych z charakterem IoT, a mianowicie jej łączny charakter. Przede wszystkim technologia umożliwia łączność pomiędzy komponentem fizycznym a jego cyfrowym odpowiednikiem. Na tym połączeniu opiera się fundament cyfrowego bliźniaka, bez którego technologia cyfrowego bliźniaka nie istniałaby. Jak opisano w poprzedniej sekcji, tę łączność osiąga się za pomocą czujników znajdujących się na produkcie fizycznym, które zbierają dane oraz integrują i przekazują te dane za pomocą różnych technologii integracji. Technologia cyfrowych bliźniaków umożliwia lepszą łączność między firmami, produktami i klientami. Na przykład łączność między partnerami w łańcuchu dostaw można zwiększyć, umożliwiając członkom tego łańcucha dostaw weryfikację cyfrowego bliźniaka produktu lub zasobu. Partnerzy ci mogą następnie sprawdzić status tego produktu, po prostu kontrolując cyfrowego bliźniaka.
Można również zwiększyć łączność z klientami.
Serwityzacja to proces, w ramach którego firmy dodają wartość do swojej podstawowej oferty poprzez usługi. W przypadku przykładu silnika, produkcja silnika stanowi podstawową ofertę tej organizacji, która następnie dodaje wartość poprzez świadczenie usług kontroli i konserwacji silnika.
Serwityzacja
Serwityzacja to innowacja modelu biznesowego, istotna dla firm produkcyjnych i odnosząca się do zmiany dotychczasowego portfela ofertowego z dóbr materialnych na kombinację dóbr i usług materialnych. Odzwierciedla zatem ogólny trend gospodarczy w kierunku społeczeństwa usługowego na poziomie przedsiębiorstwa.
Przykłady serwityzacji istnieją od ponad 100 lat. Jednak w ciągu ostatnich 20 lat temat ten szybko zyskał na znaczeniu, ponieważ w wyniku globalizacji firmy w krajach o wysokich płacach, takich jak Niemcy, postrzegają to jako sposób na ochronę przed konkurencją ze strony krajów o niskich płacach. W nauce serwicyzacja stała się niezależnym tematem badawczym dzięki specjalistycznemu artykułowi autorstwa Sandry Vandermerwe i Juana Rady.
Homogenizacja
Cyfrowe bliźniaki można scharakteryzować jako technologię cyfrową, która jest zarówno konsekwencją, jak i czynnikiem umożliwiającym homogenizację danych. Ponieważ dowolny rodzaj informacji lub treści można obecnie przechowywać i przesyłać w tej samej formie cyfrowej, możliwe jest utworzenie wirtualnej reprezentacji produktu (w postaci cyfrowego bliźniaka), oddzielając w ten sposób informację od jej formy fizycznej. Homogenizacja danych i oddzielenie informacji od ich fizycznego artefaktu umożliwiły stworzenie cyfrowych bliźniaków. Cyfrowe bliźniaki umożliwiają także cyfrowe przechowywanie coraz większej ilości informacji o produktach fizycznych i oddzielenie ich od samego produktu.
W miarę jak dane stają się coraz bardziej cyfrowe, można je przesyłać, przechowywać i obliczać szybko i oszczędnie. Zgodnie z prawem Moore’a moc obliczeniowa w ciągu najbliższych kilku lat będzie nadal rosła wykładniczo, a koszty przetwarzania danych znacząco spadną. Skutkowałoby to zatem niższymi kosztami krańcowymi opracowania cyfrowych bliźniaków i sprawiłoby, że testowanie, przewidywanie i rozwiązywanie problemów za pomocą wirtualnych reprezentacji byłoby stosunkowo tańsze, a nie testowanie ich na modelach fizycznych i czekanie, aż produkty fizyczne się zepsują, przed podjęciem próby interwencji.
Kolejną konsekwencją homogenizacji i oddzielenia informacji jest zbieżność doświadczeń użytkowników. W miarę jak informacje z obiektów fizycznych ulegają digitalizacji, pojedynczy artefakt może zaoferować szereg nowych możliwości. Technologia cyfrowego bliźniaka umożliwia udostępnianie szczegółowych informacji o obiekcie fizycznym większej liczbie agentów, niezależnie od lokalizacji i czasu. W swojej białej księdze na temat technologii cyfrowych bliźniaków w produkcji Michael Grieves stwierdza co następuje na temat konsekwencji homogenizacji możliwej dzięki cyfrowym bliźniakom:
W przeszłości dyrektorzy fabryk mieli swoje biura z widokiem na fabrykę, dzięki czemu mogli wczuć się w to, co dzieje się w hali produkcyjnej. Dzięki cyfrowemu bliźniakowi nie tylko kierownik fabryki, ale wszystkie osoby zaangażowane w produkcję fabryczną mogą mieć to samo wirtualne okno nie tylko do jednej fabryki, ale do wszystkich fabryk na całym świecie.
Programowalny i inteligentny
Jak wspomniano wcześniej, cyfrowy bliźniak pozwala na przeprogramowanie fizycznego produktu w określony sposób. Ponadto cyfrowego bliźniaka można również przeprogramować w sposób automatyczny. Za pomocą czujników na produkcie fizycznym, technologii sztucznej inteligencji i analiz predykcyjnych. Jedną z konsekwencji tej możliwości przeprogramowania jest pojawienie się funkcjonalności. Wracając do przykładu silnika, cyfrowe bliźniaki można wykorzystać do gromadzenia danych o wydajności silnika i, w razie potrzeby, dostosowania silnika i stworzenia nowszej wersji produktu. Serwityzację można również postrzegać jako konsekwencję przeprogramowania. Producenci mogą być odpowiedzialni za monitorowanie cyfrowego bliźniaka, wprowadzanie regulacji lub przeprogramowanie cyfrowego bliźniaka, jeśli to konieczne, i mogą oferować to jako usługę dodatkową.
Cyfrowe ślady
Kolejną cechą jest fakt, że technologie cyfrowych bliźniaków pozostawiają cyfrowe ślady. Ślady te mogą zostać wykorzystane przez inżynierów m.in. Na przykład w przypadku awarii maszyny sprawdzenie śladów cyfrowego bliźniaka w celu zdiagnozowania, gdzie wystąpił problem. Diagnostyka ta może być również wykorzystana w przyszłości przez producentów tych maszyn do udoskonalenia ich konstrukcji, tak aby te same awarie pojawiały się rzadziej w przyszłości.
Modułowość
W branży produkcyjnej modułowość można opisać jako projektowanie i dostosowywanie produktów i modułów produkcyjnych. Dodanie modułowości do modeli produkcyjnych daje producentom możliwość optymalizacji modeli i maszyn. Technologia cyfrowych bliźniaków pozwala producentom śledzić używane maszyny i identyfikować możliwe obszary ulepszeń w maszynach. Kiedy te maszyny mają charakter modułowy, producenci mogą wykorzystać technologię cyfrowych bliźniaków, aby zidentyfikować, które komponenty wpływają na wydajność maszyny i zastąpić je lepiej dopasowanymi komponentami, aby usprawnić proces produkcyjny.
Szukasz porad technicznych i strategicznych w zakresie wizualizacji 3D cyfrowych bliźniaków oraz rozwiązań rzeczywistości rozszerzonej/rozszerzonej? Xpert.Digital Cię wspiera!
Chętnie pomogę Ci jako osobisty konsultant w zakresie rozwiązań rzeczywistości rozszerzonej/rozszerzonej.
Możesz się ze mną skontaktować wypełniając poniższy formularz kontaktowy lub po prostu dzwoniąc pod numer +49 89 89 674 804 (Monachium) .
Nie mogę się doczekać naszego wspólnego projektu.
Xpert.Digital – Konrad Wolfenstein
Xpert.Digital to centrum przemysłu skupiające się na cyfryzacji, inżynierii mechanicznej, logistyce/intralogistyce i fotowoltaice.
Dzięki naszemu rozwiązaniu do rozwoju biznesu 360° wspieramy znane firmy od rozpoczęcia nowej działalności po sprzedaż posprzedażną.
Wywiad rynkowy, smarketing, automatyzacja marketingu, tworzenie treści, PR, kampanie pocztowe, spersonalizowane media społecznościowe i pielęgnacja leadów to część naszych narzędzi cyfrowych.
Więcej informacji znajdziesz na: www.xpert.digital – www.xpert.solar – www.xpert.plus