Cyfrowe bliźniaki (digital twin) to idea wirtualnego odwzorowania obiektu, produktu lub procesu. Ta wirtualna replika co do zasady jest aktualizowana w czasie rzeczywistym danymi pochodzącymi m.in. z czujników, sterowników PLC czy systemów informatycznych. Dzięki zastosowaniu symulacji i algorytmów uczenia maszynowego, cyfrowy bliźniak pozwala określić skutek zmian planowanych dla faktycznego obiektu. Pomaga to w podejmowaniu optymalnych decyzji. W 2020 roku wartość rynku rozwiązań z obszaru cyfrowych bliźniaków szacowany był na około 3 mld. dolarów. Niektóre prognozy wskazują, że jego wartość w najbliższych latach wzrośnie 10 krotnie (m.in. agencji MarketsandMarkets).
Cyfrowe bliźniaki tworzy się zwykle w specjalistycznym oprogramowaniu na podstawie danych z czujników, wykorzystywanych do gromadzenia danych na temat fizycznego obiektu. Im więcej danych na temat oryginału można uzyskać, tym bardziej szczegółowy jest jego cyfrowy model.
W praktycznym zastosowaniu cyfrowych bliźniaków dominują na razie światowi giganci technologiczni, tacy jak Siemens, Bosch czy IBM. Jednakże tak jak z wieloma innymi rozwiązaniami Przemysłu 4.0, technologie te stają się coraz bardziej dostępne dla sektora MŚP.
Jak cyfrowe bliźniaki mogą udoskonalić obszary produkcji i logistyki?
Cyfrowe bliźniaki w zakładzie produkcyjnym
Technologia cyfrowych bliźniaków dzięki symulacjom pozwala przewidzieć, jak dany proces produkcyjny będzie przebiegał w rzeczywistości, bez potrzeby jego faktycznego, próbnego przeprowadzenia. Znacząco ułatwia i przyspiesza to etap prototypowania, pozwala także skutecznie stosować ideę ciągłego doskonalenia procesu produkcji. Cyfrowe bliźniaki pomagają też przewidzieć rozmaite zagrożenia, podnosząc poziom bezpieczeństwa w zakładach produkcyjnych.
Jakie elementy procesu produkcji można usprawnić stosując cyfrowe bliźniaki?
Badania i rozwój – wykorzystanie cyfrowych bliźniaków umożliwia bardziej efektywne projektowanie produktów i analizę proponowanych innowacji. Technologia pozwala projektantom na wypróbowanie i porównanie większej liczby konfiguracji, niż byłoby to możliwe w przypadku modeli fizycznych. Informacje dostarczane w wyniku symulacji mogą prowadzić do spostrzeżeń, które pomogą dokonać niezbędnych udoskonaleń artykułu przed rozpoczęciem produkcji.
Cykl życia produktów – aktualnie prace nad produktem nie kończą się w momencie wysłania go do dystrybucji. Producenci starają się mieć możliwość otrzymywania informacji zwrotnych, służących ciągłej ewaluacji danego artykułu. Cyfrowe bliźniaki mogą pomóc producentom zdecydować, kiedy cykl życia produktu powinien dobiec końca, pomagają też podjąć decyzję, które produkty poddać recyklingowi, a które zutylizować.
Większa wydajność procesu produkcji – po wprowadzeniu nowego artykułu cyfrowe bliźniaki mogą pomóc w odzwierciedleniu procesu jego produkcji. Taki cyfrowy model pomaga przewidzieć skutki zmian w organizacji tego procesu. Cyfrowy bliźniak na podstawie aktualnych danych z maszyn oraz scenariuszy serwisowych, jest także w stanie ocenić możliwość powstania awarii.
Cyfrowe bliźniaki w logistyce
Zarządzanie łańcuchem dostaw wiąże się z codziennym podejmowanie dużej ilości decyzji. W takich warunkach kluczowe jest szybkie uzyskanie odpowiednich informacji i pełny wgląd we wszystkie elementy łańcucha dostaw.
Cyfrowe bliźniaki coraz częściej znajdują zastosowanie przy usprawnianiu procesów logistycznych. Wirtualna replika łańcuchów dostaw może obejmować wszystkie jej elementy: produkty, magazyny czy środki transportu. Dzięki zawartym mechanizmom uczenia maszynowego, cyfrowe bliźniaki można wykorzystać do symulacji i optymalizacji łańcucha dostaw.
Technologie cyfrowych bliźniaków wspierają doskonalenie wielu obszarów logistyki:
Systemy zarządzania magazynem (WMS) – cyfrowy bliźniak replikuje wszystkie czynności i przepływy ruchu maszyn, towarów i pracowników magazynu, zachodzące w obiekcie logistycznym. Ułatwia to wykrycie błędów i nieefektywność.
Systemy zarządzania transportem – cyfrowy bliźniak pomaga w wyborze środków transportu, tak aby można było w maksymalnym stopniu wykorzystać ich ładowność. Technologia pozwala także rozwiązać problem optymalnego ułożenia towaru podczas transportu.
Pakowanie produktów – w czasach gwałtownego rozwoju e-commerce projektowanie, monitorowanie i zarządzanie opakowaniami i pojemniki stwarza wiele wyzwań. Zastosowanie cyfrowych bliźniaków może wspomóc rozwój bardziej odpornych, lżejszych, bardziej przyjaznych dla środowiska materiałów do pakowania. Dzięki nim skuteczniej można wdrażać strategie wykorzystania materiałów pochodzących i przeznaczonych do recyklingu.
Rosnąca liczba przedsiębiorstw sięgających po technologie cyfrowych bliźniaków dowodzi, że przynoszą one praktyczne i wymierne korzyści, a ich zastosowanie przyczynia się do lepszego podejmowania decyzji w świecie fizycznym.
