- Hoe implementeren bedrijven Digital Twins in de praktijk?
- Wat zijn de zakelijke voordelen van Digital Twin-technologie gedurende de productlevenscyclus?
- Waarom is Digital Twin-technologie belangrijk om innovatie te stimuleren?
Dit zijn de vragen die we wilden beantwoorden toen we begonnen met de organisatie van het 6e jaarlijkse Mevea Seminar. Met de kracht van meer dan 250 deelnemers, 12 inzichtelijke presentaties en een volle zaal vol praktische demo's stapten we in de wereld van Digital Twins om te leren en te laten zien hoe ze vandaag de dag in de praktijk worden geïmplementeerd.
Het belang van digitale tweelingen bij de ontwikkeling van intelligente machines
De dag begon met het schetsen van het Digital Twin-concept: waarom Digital Twins noodzakelijk zijn bij de ontwikkeling van intelligente en autonome machines. Met de toenemende machine-intelligentie wordt productontwikkeling ook complexer, met een groter deel van de doorlooptijd die wordt besteed aan softwareontwikkeling en -implementatie. Tegelijkertijd zorgen de toegenomen wereldwijde concurrentie en de vraag naar hogere productiviteit ervoor dat de ontwikkeling van de volgende generatie slimme, verbonden machines sneller en met minder middelen moet gebeuren.
Frank Popielas , Executive Consultant bij CIMdata, stelt dat een oplossing voor de complexiteit in het ontwikkelingsproces zou kunnen liggen in "innoveren met de snelheid van het denken", en dat is waar de digitale tweeling een wereld van verschil kan maken. In plaats van zich te concentreren op één specifiek onderdeel van het productontwikkelingsproces, kunnen bedrijven een Model-Based Systems Engineering (MBSE)-aanpak toepassen op hun productlevenscycli en een interdisciplinaire manier van werken initiëren om duurzame innovatie te realiseren. Door een productontwikkelingsproces te omarmen dat draait om de digitale tweeling , kunnen ingenieurs uit verschillende disciplines, zoals werktuigbouwkunde, elektronica en systeemintegratie, tegelijkertijd en op een flexibele manier aan hetzelfde model werken.
Volgens Popielas is de sleutel tot een succesvol Digital Twin-project om te beginnen met de gebieden waar u zich prettig bij voelt, het simpel te houden en er onderdeel van uw bedrijfsvisie en -strategie van te maken. Dit is de enige manier om de succesvolle implementatie van Digital Twin-mogelijkheden binnen uw organisatie te garanderen, om zo efficiëntie te bereiken en innovatie te versnellen.
Implementatie van Digital Twins in de praktijk gedurende de productlevenscyclus
Het Mevea Seminar van dit jaar richtte zich op de praktische toepassingen van digitale tweelingtechnologie zoals die momenteel door bedrijven worden gebruikt. In plaats van zelf deze verhalen te vertellen, werden we vergezeld door enkele van de meest innovatieve fabrikanten van zware machines, zoals JCB , Junttan , Liebherr , Normet , Rocla en Sleipner, evenals opinieleiders van de Universiteit van Loughborough en het VTT Technisch Onderzoekscentrum van Finland, die hun ervaringen deelden met de implementatie van digitale tweelingen gedurende de gehele productlevenscyclus.
Training
Een van de bekendere toepassingen van een digitale tweeling, in combinatie met simulatorhardware, is de training van operators. Er zijn twee belangrijke verschillen tussen "traditionele" en op een digitale tweeling gebaseerde simulatortraining:
- Verbinding met de software en hardware van het echte besturingssysteem
- Nauwkeurigheid van op fysica gebaseerde simulatie van machines, omgevingen en werkprocessen
De integratie van het besturingssysteem stelt operators in staat om te trainen met exact dezelfde fysieke bedieningselementen als in de echte machine, en om vertrouwd te raken met geavanceerde bedieningsfuncties. Kalle Määttä van Normet legde uit dat zelfs zeer ervaren operators baat kunnen hebben bij training op basis van de digitale tweeling, zowel wat betreft productiviteitsverbetering als het verminderen van stilstand van hun SmartSpray betonspuitsystemen in het veld. Het verminderen van productiestilstand is ook de belangrijkste drijfveer voor Sleipner om simulatortraining aan te bieden aan hun klanten, die anders duizenden euro's zouden verliezen voor elk uur training op een echte mijnbouwgraafmachine.
Een ander voordeel van het koppelen van simulators aan realistische besturingssoftware en gebruikersinterfaces is een betere overdracht van vaardigheden. Christian Schneider liet het publiek zien hoe Liebherr erin is geslaagd om kraanmachinisten te trainen in een realistisch gesimuleerde virtuele machine met een geïntegreerd, echt besturingssysteem. Liebherrs gekoppelde LiDAT-telematicaoplossing en smartApp bieden essentiële feedback over de prestaties van de cursisten, die vergeleken kunnen worden met die van kraanmachinisten in de praktijk. Door de digitale tweeling te combineren met telematica-data kan Liebherr zijn machinisten efficiënt trainen om hun werkzaamheden veilig en productief uit te voeren op Liebherr-zeekranen.
Product ontwikkeling
De mogelijkheden van digitale tweelingen beperken zich niet alleen tot de training van operators. Conceptontwerp en productontwikkelingsprocessen kunnen aanzienlijk profiteren van de introductie van digitale tweelingen. De uitdagingen in de beginfase van de productlevenscyclus zijn talrijk. Of het nu gaat om de ontwikkeling van een volledig nieuwe gebruikersinterface (UI) en besturingssysteem, zoals in het geval van Junttan, virtuele conceptontwikkeling en -validatie, zoals Rocla uitlegde, of het integreren van functionaliteiten van verschillende ontwikkelingssoftwarepakketten via een gemeenschappelijke interface, zoals in het geval van JCB, de digitale tweelingbenadering kan de doorlooptijden verkorten en innovatie aanzienlijk stimuleren.
Het overwinnen van grote uitdagingen levert vaak geweldige resultaten op:
Door hard werken en toewijding heeft Junttan meer dan een jaar productdoorlooptijd kunnen besparen door het nieuwe besturingssysteem virtueel te testen voordat de machine daadwerkelijk gebouwd was. De digitale tweeling, die aanvankelijk werd ontwikkeld voor UI-testen, maakte ook operatorstraining, softwaretesten en demonstratie van het nieuwe UI-ontwerp mogelijk met behulp van mixed reality (MR)-visualisatie.
Een productontwerpproces met een Digital Twin-focus heeft Rocla een volledig gevirtualiseerd concept-, ontwikkelings- en prototypingproces mogelijk gemaakt, wat tijd en geld bespaart. Belangrijk hierbij is dat Rocla's Digital Twin-vorkheftruck qua uiterlijk, maar ook qua prestaties en belangrijkste kenmerken, nauw aansluit bij zijn fysieke tegenhanger.
Tot slot legde JCB uit hoe ze nu in staat zijn om uitgebreidere studies naar hun machines uit te voeren door de krachten te bundelen van twee complementaire softwarepakketten, wat uiteindelijk bijdraagt aan een hogere machine-efficiëntie en productiviteit.
Digitale tweelingen in onderzoek en wetenschap
Om beter inzicht te krijgen in welke toekomstige ontwikkelingen van invloed zijn op de toepassing van Digital Twins, hebben we sprekers van de Universiteit van Loughborough en het VTT Technical Research Centre van Finland uitgenodigd om ons een idee te geven van hoe Digital Twins innovatie binnen de wetenschappelijke gemeenschap stimuleren.
Promovendi Jake Rankin en Callum Newman van de Universiteit van Loughborough bespraken de rol van digitale tweelingen in reinforcement learning en machine vision, twee cruciale disciplines voor het bereiken van autonoom rijden. In zijn presentatie legde Rankin in detail uit hoe algoritmen en hun beloningssystemen ontwikkeld kunnen worden met behulp van digitale tweelingen. Op vergelijkbare wijze beargumenteerde Newman het gebruik van digitale tweelingtechnologie voor het genereren van gesimuleerde datasets die het trainen van objectdetectienetwerken voor kunstmatige intelligentie mogelijk maken.
Wanneer voorspellend onderhoud correct wordt uitgevoerd, kunnen efficiëntieverbeteringen worden behaald en in de meest geavanceerde gevallen zelfs levens worden gered. Dit laatste geldt met name voor gevechtsvliegtuigen, het onderwerp van de presentatie van Aslak Siljander. Het VTT Technisch Onderzoekscentrum van Finland is actief in diverse sectoren, waaronder de lucht- en ruimtevaart en defensie. Samen met de Finse strijdkrachten ontwikkelde VTT het HOLM-systeem (Hornet Operational Loads Measurement) om vermoeidheid en schade aan F-18-gevechtsvliegtuigen tijdens de vlucht te analyseren . Met de verzamelde gegevens konden ze simulaties uitvoeren en hun levensduurvoorspellingen voor de vliegtuigen verbeteren, evenals de beste werkwijzen voor piloten ontwikkelen om de levensduur van de vloot te verlengen. De simulatie levert waardevolle informatie op die kan leiden tot baanbrekende inzichten op het gebied van voorspellend onderhoud en levensduurvoorspelling.
Conclusies
Uiteindelijk concludeerden we dat digitale tweelingen een oplossing kunnen bieden voor veel uitdagingen waar bedrijven mee te maken krijgen gedurende de productlevenscyclus. Het mooie van één enkele, op fysica gebaseerde virtuele representatie van uw product is dat het eenvoudig is om alle belanghebbenden, zowel intern als extern, in verschillende ontwikkelingsfasen te betrekken. Dit geldt bijvoorbeeld voor conceptontwerp, productontwikkeling of training van operators. De sleutel tot het implementeren van deze werkwijzen in uw bedrijf is ze te integreren in uw digitale bedrijfsstrategie . Alleen dan kunt u de voordelen van digitale tweelingen gaan ervaren die veel bedrijven nu al ondervinden.