Waar de fysieke en digitale wereld elkaar tegenkomen, ontstaan de zogenaamde digital twins. Deze technische hoogstandjes zullen onze economie en samenleving drastisch gaan veranderen, zo ook de maakindustrie. 

 

Het product van een digitale maakindustrie 

Meer en meer ontstaan fysieke producten samen met een digital twin, die al vanaf de start van het productieproces mee met het product ontwikkeld wordt. Zo’n digital twin wordt mee bedacht samen met het productidee, dient vervolgens als een virtueel template tijdens de productie, groeit en ontwikkelt verder in de creatiefase, en blijft verbonden met het fysieke product doorheen de volledige levenscyclus. Zo’n digital twin is het geesteskind van industrie 4.0 en is het resultaat van doorgedreven automatisatie, big data en het Internet of Things.

Digital twins kunnen bestaan voor diverse soorten producten, van microchips tot cruiseschepen. Hun potentiële voordelen voor de industrie zijn bovendien niet te onderschatten. Al in de ontwikkelingsfase kunnen developers hoge kosten van fysieke prototypes vermijden en onbeperkte iteraties van een product testen dankzij digital twinning. Allerlei scenario’s kunnen in no time getest en ontwikkeld worden, probleemoplossingen kunnen op meerdere manieren virtueel opgelost worden om zo snel en goedkoop tot de beste oplossingsstrategie te komen, en allerhande verbeteringen kunnen verkend en geïmplementeerd worden. Op deze manier kan een bedrijf bijvoorbeeld diensten en producten ontwikkelen en achter de hand hebben, nog voor klanten goed en wel beseffen dat ze deze nodig hebben.

 

Beter voorspellend onderhoud 

We kijken bijvoorbeeld naar voorspellend onderhoud. Bij deze technologie verzamelen sensoren constant data over het machinepark en sturen deze door naar de cloud, waar het gecollecteerd wordt door de machinefabrikant, en gebruikt wordt om toekomstige slijtage, laadtijden en levensduur van de machines te berekenen. Op die manier kan hij de optimale timing voor onderhoud voorspellen, en zo grote kosten voor reparatie of overbodig onderhoud vermijden.

Digital twins tillen voorspellend onderhoud naar een heel nieuw niveau, omdat ze zorgen voor een beter begrip van de verzamelde data, waardoor ze zeer nauwkeurige voorspellingen kunnen doen. Tijd bijvoorbeeld, kan in de digitale wereld makkelijk gemanipuleerd worden, waardoor machineoperatoren op voorhand kunnen zien hoe een machine eraan toe zal zijn na duizenden werkuren. Ook klimaatverschillen kunnen bijvoorbeeld op dezelfde manier gemodelleerd worden, waardoor de effecten ervan op het machinepark voorspeld kunnen worden.

Daardoor is het niet alleen mogelijk om precies te voorspellen wanneer een machine slijtage zal tonen, maar ook om de manier te bepalen om deze slijtage het beste en snelste op te lossen. Een goed voorbeeld hiervan is SAP’s Asset Intelligence Network. Dit is een cloud-gebaseerde hub die processen en systemen met elkaar verbindt op het niveau van automatisatie. Het laat ook toe om gebruikte assets te controleren en de configuratie en andere data via het netwerk te voeden.

 

Minder downtime

Dankzij digital twinning kan de beschikbaarheid van het machinepark gemaximaliseerd worden en de voorziening van reserveonderdelen afgeslankt worden. Bovendien kunnen onderdelen veel sneller gerepareerd worden omdat de digital twin belangrijke informatie over de structuur en geometrie van machines opslaat, waardoor deze informatie makkelijk bereikbaar is.

Maar ook vroeger in het productieproces worden de digital twins volop gebruikt. Zo gebruikt het Duitse Optima, een bedrijf dat verpakkingen maakt, bijvoorbeeld simulaties om zijn producten digitaal te mappen, testen en valideren. Het bedrijf is daardoor in staat om veranderingen en product flows te modelleren en optimaliseren overheen de hele productcyclus van zijn machines, nog voor de productie. Eens de fysieke twin geïnstalleerd is, zorgt deze voor data, analyses van downtime en energiedata via de cloud naar zijn digital twin, waardoor de machineoperator de planning kan optimaliseren.

 

Goedkopere prototyping 

De potentiële kost die er bespaard kan worden dankzij digital twinning is enorm, vooral op het vlak van prototyping. Bij conventionele productontwikkeling worden de fysieke prototypes vaak niet gebouwd tot erg laat in het ontwikkelingsproces. Dan is het ontwerp al bijna productieklaar, en dus minder vatbaar voor aanpassingen. De voornaamste reden hiervoor is de kost: het prototype bij iedere verandering aanpassen zou erg duur zijn. Een digital prototype ontwikkelen zou goedkoper en handiger zijn, omdat zulke simulaties op elk moment aan een minimale kost aangepast kunnen worden.

Deze digitale modellen zijn bovendien veel gesofisticeerder dan gewone 3D-visualisaties. Ze maken gebruik van big data en IoT, zodat ze erg veel productinformatie bevatten en kunnen reageren op fysieke factoren, op dezelfde manier als een fysiek prototype dat zou doen.

 

Schepen en vliegtuigen 

De toepassingen van digital twinning zijn ook niet beperkt tot het productieproces. Neem als voorbeeld General Electric (GE), die cruiseschepen uitrusten met sensoren die ontworpen zijn voor een scala aan functies, zoals het meten van slijtagespannen aan onderdelen, het verzamelen van meteorologische data en het optimaliseren van routes. Het systeem is ontworpen om tijd en brandstof te besparen, en in sommige gevallen zelfs om het schip te helpen ruwe wateren te vermijden. Verslijt een onderdeel bovendien toch sneller dan verwacht, dan kan het systeem de kapitein verwittigen, zodat hij de route kan aanpassen, om ze het versleten onderdeel te sparen tot het vervangen kan worden.

Het systeem van GE is gebaseerd op een digital twin die verankerd is in een datacenter. Om levensechte situaties te simuleren, gebruikt GE software om data vanuit windturbines, olieplatformen en zelfs het luchtruim toe te passen. Hun luchtruimsysteem bijvoorbeeld, verzamelt zo’n een tot twee terabytes aan data per motor bij een vlucht tussen Frankfurt en Londen. Die data wordt via satellieten overdragen aan een datacenter, waar het een realtime digital twin ontwikkeld van elke motor. Wanneer er een potentieel probleem ontdekt wordt, kan het onderhoudspersoneel de nodige vervangonderdelen klaar hebben in de luchthaven van aankomst, zodat het vliegtuig hersteld kan worden wanneer het landt.

 

Bron: hannovermesse.de. Foto: Hannover Messe.

 

 

 

Pin It on Pinterest

Shares
Share This