Co to jest Digital Twin?

Cyfrowy bliźniak to ekscytująca technologia, która pozwala nam odkrywać szeroki zakres możliwości i lepiej rozumieć złożone systemy w świecie rzeczywistym. Ta wirtualna reprezentacja fizycznych bytów i procesów składa się z trzech głównych komponentów: bytu fizycznego w przestrzeni rzeczywistej, cyfrowego bliźniaka w formie oprogramowania i wreszcie danych łączących te dwa elementy. Cyfrowe bliźniaki są już wykorzystywane zarówno do obniżania kosztów, jak i zwiększania wydajności w wielu branżach, a ich potencjał do jeszcze większej poprawy naszych umiejętności staje się coraz bardziej wyraźny.

Cyfrowy bliźniak umożliwia organizacjom uzyskanie bezprecedensowego wglądu w działanie obiektów fizycznych. Instalując na obiekcie różne czujniki generujące dane i przekazując te informacje do systemu przetwarzającego, wirtualną kopię można stale ulepszać w miarę przesyłania i analizowania danych w czasie rzeczywistym. Ta zdolność do generowania spostrzeżeń stanowi skuteczne rozwiązanie dla organizacji poszukujących ulepszeń w takich obszarach, jak produkcja energii i regulacja temperatury.

U podstaw tego leży wydajne podejście, które wykorzystuje symulacje i badania problemów z wydajnością, aby poinformować o tych ulepszeniach, zanim zostaną one faktycznie wdrożone w oryginalnym obiekcie, co znacznie zmniejsza koszty i nakład czasu związany z dokonywaniem tych transformacji.

Różnica między cyfrowymi bliźniakami a symulacjami

Cyfrowe bliźniaki i symulacje to potężne narzędzia do badania złożoności systemu. Chociaż oba wykorzystują modele cyfrowe do badania i replikowania funkcji systemu, kluczowa różnica polega na skali: symulacje zazwyczaj koncentrują się na jednym procesie, podczas gdy cyfrowe bliźniaki mogą być wykorzystywane do przeprowadzania wielu symulacji, aby uzyskać bardziej całościowy obraz jego skomplikowanych operacji.

Cyfrowe bliźniaki to znacznie więcej niż model statyczny — oferują interaktywne środowisko, które zapewnia znacznie bogatszy zestaw informacji do analizy. Wykorzystując tę ​​wirtualną przestrzeń, użytkownicy mogą dokładniej ocenić, jak ich systemy będą działać w różnych scenariuszach, zapewniając bezcenne informacje, które często pozwalają firmom podejmować bardziej świadome decyzje.

Różnice między symulacjami a cyfrowymi bliźniakami wykraczają nawet poza ten kontekst. W symulacjach brakuje danych zwrotnych w czasie rzeczywistym, które pozwoliłyby zmierzyć dokładność, natomiast cyfrowy bliźniak jest skonfigurowany do komunikacji dwukierunkowej, pobierając dane z czujników obiektów, a następnie dzieląc się uzyskanymi spostrzeżeniami z tym samym źródłem. Ta struktura, którą umożliwiają cyfrowe bliźniaki, pomaga generować dokładniejsze modele i odpowiedzi, umożliwiając użytkownikom dostęp do natychmiastowych informacji przydatnych do podejmowania działań.

Cyfrowe bliźniaki udowadniają, że rewolucjonizują sposób, w jaki organizacje mogą symulować i planować potencjalne wyniki w świecie rzeczywistym. Wykorzystując środowiska wirtualne i dostępną większą moc obliczeniową, a także mając dostęp do bardziej aktualnych danych zebranych z szerokiego zakresu obszarów, cyfrowe bliźniaki są w stanie oceniać problemy z szerszego spektrum punktów, niż oferują to tradycyjne symulacje. Ta ulepszona zdolność przedstawia praktycznie nieograniczony potencjał ulepszenia produktów, planów i procesów w znaczący sposób.

Cyfrowe bliźniaki rewolucjonizują sposób, w jaki organizacje mogą symulować i planować potencjalne wyniki w świecie rzeczywistym. Wykorzystując środowiska wirtualne i dostępną zwiększoną moc obliczeniową, a także mając dostęp do bardziej aktualnych danych zebranych z szerokiego zakresu obszarów, cyfrowe bliźniaki są w stanie oceniać problemy z szerszego spektrum punktów, niż oferują to tradycyjne symulacje. Ta ulepszona zdolność przedstawia praktycznie nieograniczony potencjał ulepszenia produktów, planów i procesów w znaczący sposób.

Rodzaje cyfrowych bliźniaków

Istnieje wiele sposobów kategoryzowania cyfrowych bliźniaków, ale niektóre z najczęstszych typów i metod obejmują:

Bliźniaki komponentowe

Bliźniacze komponenty to cyfrowe repliki pojedynczej części systemu lub produktu, zapewniające opcje zapewniające trwałość w rzeczywistych zastosowaniach. Dzięki tym modelom cyfrowym projektanci i inżynierowie mogą symulować dynamiczne scenariusze, z którymi mogą spotkać się poszczególne części podczas użytkowania.

Taka praktyka pozwala im ocenić integralność części i wprowadzić niezbędne ulepszenia, aby zagwarantować jej niezawodność. Symulowane scenariusze mogą odzwierciedlać różne poziomy naprężeń i temperatur, na jakie może być narażona część, co pozwala projektantom na odpowiednie dostosowanie jej specyfikacji. Dzięki bliźniakom komponentów możliwe jest zidentyfikowanie potencjalnych słabych punktów, zanim jeszcze zaistnieją w rzeczywistości.

Bliźniaki aktywów

Bliźniaki zasobów lub bliźniaki produktów zapewniają unikalny sposób wizualizacji działania produktów fizycznych i ich różnych komponentów. Oferując wirtualne wcielenia produktów ze świata rzeczywistego, bliźniaki aktywów umożliwiają ekspertom z wielu dziedzin, takich jak inżynieria i konserwacja, uzyskanie wglądu w sposób współpracy systemów.

Na przykład bliźniaki aktywów można skutecznie wykorzystać do monitorowania wydajności turbiny wiatrowej i identyfikowania, które komponenty są najbardziej podatne na awarie z powodu regularnego zużycia. W ten sposób bliźniaki aktywów mogą okazać się nieocenione przy ocenie stanu maszyn w różnych branżach.

Bliźniaki systemowe

Bliźniaki systemowe, znane również jako bliźniaki jednostkowe, zapewniają wirtualną reprezentację systemów składających się z wielu powiązanych ze sobą produktów. Modelując poszczególne produkty i ich interakcje jako część złożonego systemu, można zidentyfikować możliwości zwiększenia wydajności i produktywności. Bliźniaki systemowe działają jak soczewka, przez którą organizacje mogą uzyskać wgląd w relacje między produktami a popytem klientów, co pozwala im optymalizować procesy w celu uzyskania maksymalnej wydajności.

Dzięki temu dodatkowemu wglądowi w operacje firmy mogą przyjąć bardziej proaktywne podejście do rozwiązywania problemów i zapewnić, że wszystkie komponenty działają ze sobą w harmonii. Ta zaawansowana technologia oferuje firmom ekscytującą możliwość zwiększenia wydajności poprzez zrozumienie interakcji ich zasobów i ulepszenie obecnego systemu.

Procesowe bliźniaki

Koncepcja bliźniaków procesów zapewnia właścicielom firm i decydentom nowe, ekscytujące spojrzenie na rozwiązania cyfrowe. Dzięki bliźniakowi procesu można modelować każdy poziom operacji, od systemów na dużą skalę po drobne szczegóły. Umożliwia to przedsiębiorstwom uzyskanie predykcyjnego wglądu w potencjalne problemy, opracowywanie rekomendacji i planów działania w oparciu o aktualne wzorce lub przewidywane scenariusze oraz optymalizację modeli produkcji w celu zapewnienia maksymalnej wydajności.

Bliźniaki procesów są pionierami nowej rewolucji w sposobie patrzenia na nowoczesny, wzajemnie połączony system w branżach takich jak produkcja i pomagają zwiększać elastyczność organizacji, które starają się zachować konkurencyjność na stale rozwijającym się rynku.

Korzyści z cyfrowych bliźniaków

Cyfrowe bliźniaki oferują szereg korzyści, takich jak zmniejszenie kosztów i ryzyka pracy nad aspektami fizycznymi.

Niektóre inne główne zalety cyfrowych bliźniaków obejmują:

Większa wydajność

Cyfrowe bliźniaki mogą złagodzić bóle głowy związane z postprodukcyjnymi procesami produkcyjnymi w rzeczywistym świecie, umożliwiając automatyczne monitorowanie całego wieloczęściowego systemu. Wykorzystując modele cyfrowe do odzwierciedlenia fizycznych systemów produkcyjnych, producenci mogą aktywniej zapewniać najwyższą wydajność i efektywność na wszystkich etapach procesu.

Cyfrowe bliźniaki oferują poziom przejrzystości i elastyczności, którego procesy manualne po prostu nie są w stanie dorównać. Dzięki możliwości szybkiej oceny drobnych wahań lub niezamierzonych konsekwencji dla pracy maszyn, kadra zarządzająca może podejmować świadome decyzje, aby zapewnić ciągłą poprawę wydajności swojej organizacji. Wszystko to sprawia, że ​​cyfrowe bliźniaki są idealnym narzędziem dla nowoczesnych producentów dążących do optymalnej wydajności i oszczędności energii.

Lepsze badania i rozwój

Wykorzystywanie cyfrowych bliźniaków do podejmowania decyzji badawczych i projektowych staje się coraz bardziej popularne ze względu na ich zdolność do generowania kompleksowych danych i raportów na temat prawdopodobnych wyników działania produktów.

Ta obfitość danych zapewnia niesamowity wgląd i pozwala firmom podejmować świadome decyzje dotyczące potencjalnych udoskonaleń produktów bez rozpoczynania kosztownego procesu produkcyjnego. Dzięki cyfrowym bliźniakom firmy mogą mieć krystalicznie czysty obraz tego, jak ich produkt będzie działał w różnych scenariuszach lub zastosowaniach, zanim zainwestują w produkcję na dużą skalę. Pomaga to nie tylko zaoszczędzić pieniądze i zasoby, ale także gwarantuje, że klienci otrzymają produkty wyższej jakości, ponieważ firmy kładą nacisk na udoskonalenie, a nie na metodę prób i błędów.

Produkty wycofane z eksploatacji

Cyfrowe bliźniaki są dla producentów cennym narzędziem do wydajnego i skutecznego zarządzania cyklem życia produktu. Mogą wykorzystać te informacje do optymalizacji końcowych etapów przetwarzania produktu, co zapewni im oszczędności i zapewni zgodność z przepisami. Cyfrowe bliźniaki umożliwiają producentom analizowanie składu materiałów i uzyskiwanie wglądu w to, co można zebrać z produktów na etapach wycofania z eksploatacji, co oznacza, że ​​mogą decydować, jak i kiedy poddać materiały recyklingowi lub ponownemu wykorzystaniu.

Wiedza ta może mieć pozytywny i długotrwały wpływ, pomagając im obniżyć koszty, zmniejszyć ślad węglowy, a także opracować nowe metodologie inicjatyw na rzecz zrównoważonego rozwoju

Inne korzyści

Niektóre inne zalety cyfrowych bliźniaków obejmują lepszą wydajność operacyjną, dłuższy czas sprawności sprzętu, zwiększoną niezawodność i dostępność dzięki monitorowaniu i symulacji, niższe koszty utrzymania i ciągłe ulepszenia.

Przypadki użycia cyfrowych bliźniaków

Branże, które najbardziej polegają na cyfrowych bliźniakach, to:

• Produkcja: Sektor przemysłowy przoduje w wykorzystywaniu cyfrowych bliźniaków i odnotowano w tym obszarze szeroko zakrojone wdrożenia. Od wielu lat producenci wykorzystują wirtualne repliki do modelowania komponentów, produktów, systemów i całych fabryk, co pozwala im na bezprecedensowy wgląd w procesy operacyjne.
• Opieka zdrowotna: Dzięki cyfrowym bliźniakom lekarze mają możliwość optymalizacji diagnoz i leczenia, unikając jednocześnie ryzyka związanego z testami w świecie rzeczywistym. Wykorzystując elektroniczną dokumentację medyczną, dane dotyczące sekwencjonowania genomu, wyniki obrazowania i inne informacje o pacjencie wraz z anonimowymi wynikami badań porównawczych – świadczeniodawcy mogą z pewnością określić najlepsze opcje terapii dla swoich pacjentów z większą dokładnością niż kiedykolwiek wcześniej
• Energia: Firmy elektryczne wykorzystują najnowocześniejsze technologie i wykorzystują cyfrowe bliźniaki, aby zrewolucjonizować elektrownie, sieci, a nawet systemy energii odnawialnej. To innowacyjne podejście mogłoby umożliwić bezprecedensową kontrolę nad protokołami konserwacji i monitorowaniem produkcji w celu maksymalizacji wydajności instalacji fotowoltaicznych i farm wiatrowych – co stanowi krytyczny krok w kierunku neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla. W przyszłości całe sieci sieci elektrycznych będą mogły być replikowane za pomocą cyfrowych bliźniaków procesów.
• Urbanistyka: Dzięki technologii cyfrowych bliźniaków miasta i duże projekty budowlane można połączyć cyfrowo w celu poprawy infrastruktury. Wykorzystanie technologii IoT wraz z analityką AI umożliwia inicjatywom inteligentnych miast zwiększenie efektywności energetycznej przy jednoczesnej optymalizacji usług transportowych w skali kraju.
• Handel detaliczny i elektroniczny: Sprzedawcy detaliczni wykorzystują cyfrowe bliźniaki do transformacji doświadczeń zakupowych – od lokowania produktu i optymalizacji podróży klienta w sklepach stacjonarnych po zwiększanie zaangażowania w Internecie za pośrednictwem wirtualnych modeli sklepów. Innowacja rewolucjonizuje także oprawę wizualną dzięki obrazom 3D renderowanym z niespotykaną dotąd szczegółowością, tworząc hiperrealistyczne wrażenia wizualne.