Do czego firmy wykorzystują cyfrowe bliźniaki?

 

Cyfrowe bliźniaki (ang. digital twins) to bardzo ciekawa technologia oparta w dużej mierze na sztucznej inteligencji i Internecie Rzeczy. Znajduje ona zastosowanie przede wszystkim w firmach produkcyjnych, gdzie pozwala zaoszczędzić sporo pieniędzy i usprawnić procesy produkcyjne. Ale z cyfrowych bliźniaków korzystają też przedsiębiorstwa z innych sektorów, na przykład motoryzacyjnego (tak, Tesla, o tym za chwilę). Przyjrzyjmy się bliżej cyfrowym bliźniakom i poszukajmy odpowiedzi na pytanie, jak mogą pomóc Ci w pracy?

W skrócie digital twin to dokładna cyfrowa kopia rzeczywistego urządzenia lub maszyny. W dziele pt. Digital Twins: The Convergence of Multimedia Technologies, profesor Abdulmotaleb El Saddik tak ujął istotę tej technologii:

„Cyfrowy bliźniak to cyfrowa replika […] istoty fizycznej. Łączy ze sobą świat fizyczny i wirtualny, dzięki czemu dane są przesyłane bezproblemowo, a jednostka wirtualna istnieje jednocześnie z fizyczną.”[1]

Ta technologia jest stosunkowo nowa. Choć pierwsze wzmianki na jej temat sięgają roku 2002, to realny rozwój tej technologii rozpoczął się w okolicach roku 2016[2]. W 2019 roku rynek digital twin był wart około 4 miliardy USD. Przewiduje się, że w 2026 sektor ten osiągnie wartość na poziomie 35 miliardów USD[3].

Przełomową technologią, która utorowała drogę cyfrowym bliźniakom, był Internet Rzeczy (IoT). To właśnie sensory i nadajniki IoT odpowiadają za gromadzenie danych pochodzących z urządzeń i maszyn. Dane te są następnie przesyłane do komputera, gdzie różnego rodzaju algorytmy (także oparte na sztucznej inteligencji i uczeniu maszynowym) rekonstruują je i analizują.

W rezultacie cyfrowa wersja fizycznego obiektu może symulować tenże obiekt, wraz z jego zachowaniem i parametrami w określonych warunkach. Co to oznacza dla firm produkcyjnych?

Do czego wykorzystywane są cyfrowe bliźniaki?

Firma produkcyjna, posiadając dokładną cyfrową kopię dowolnego urządzenia, ma pogłębiony wgląd w jego zachowanie, potencjalne problemy i awarie. I może przeprowadzać różnego rodzaju testy i symulacje bez konieczności wprowadzania kosztownych zmian w fizycznym produkcie. Wynika to z tego, że cyfrowy bliźniak z niesamowitą dokładnością duplikuje to, co dzieje się w rzeczywistości.

W efekcie, firmy produkcyjne i producenci urządzeń mogą:

  • Usprawniać procesy produkcyjne
  • Zwiększać wydajność
  • Obniżać koszty
  • Przewidywać potencjalne usterki, zanim one nastąpią

I to wszystko bez konsekwencji wynikających z badań/modyfikacji gotowego urządzenia! Dzięki temu produkty, które trafiają na rynek, mogą być znacznie bardziej dopracowane i niezawodne. A to w końcu cel, do którego dąży każdy dział R&D!

Do czego jeszcze można wykorzystać cyfrowe bliźniaki?

ZACHOWANIE URZĄDZENIA W PRZYSZŁOŚCI

Jak już powiedzieliśmy, digital twin daje niespotykany dotychczas wgląd w produkowane maszyny i urządzenia. Dzięki zaawansowanym algorytmom predykcyjnym (opartym na uczeniu maszynowym), możliwe jest „przewidywanie”, jak dane urządzenie będzie działać w ciągu np. roku od wyprodukowania, jaki serwis i działania konserwacyjne będą potrzebne, jaka część może się zepsuć lub wymagać wymiany.

Z tą wiedzą producent może wprowadzić niezbędne rekomendacje do instrukcji i tym samym zminimalizować ryzyko bezpłatnych napraw gwarancyjnych.

ZDALNE NAPRAWY

Tworzenie cyfrowej kopii każdego wypuszczanego na rynek produktu może też być bardzo pomocne w udzielaniu zdalnej pomocy klientowi. Wyobraź sobie, że firma produkująca zaawansowane urządzenia miernicze tworzy cyfrową kopię każdego produktu. Gdy na infolinię zadzwoni klient z prośbą o pomoc, konsultant może łatwo odnaleźć bliźniaka urządzenia, które dana osoba kupiła, praktycznie natychmiast znaleźć przyczynę problemu i albo usunąć ją zdalnie, albo pokierować klienta, jakie kroki powinien podjąć. Podobnie, w wypadku bardziej złożonych napraw, konsultant może pomóc zdalnie technikowi, który przyjedzie na miejsce i w ten sposób znacznie skrócić czas potrzebny na naprawę.

SZKOLENIE NOWYCH PRACOWNIKÓW

Wiele firm produkcyjnych korzysta ze skomplikowanych i drogich urządzeń. Nowemu pracownikowi opanowanie obsługi takich przyrządów może zająć sporo czasu, o zagrożeniu uszkodzenia takiego sprzętu nie wspominając. I tutaj znowu z pomocą przychodzi digital twin. Teraz szkolenie wstępne może odbywać się na cyfrowej kopii, na czym wygrywają wszystkie strony: i pracodawca (ponieważ trening odbywa się bez ryzyka uszkodzeń) i osoba szkolona (ponieważ trening odbywa się w bezstresowych okolicznościach i często zajmuje mniej czasu).

WIZJE LOKALNE

W artykule „Jak sztuczna inteligencja usprawnia pracę?” wspomnieliśmy, że zarówno IoT, jak i widzenie komputerowe, pomagają firmom produkcyjnym oszczędzać czas i pieniądze przeznaczane na monitoring parametrów i inspekcje na miejscu. Ponieważ technologia digital twin opiera się w dużej mierze na IoT, może być ona również wykorzystana do zdalnego monitorowania pracy placówek przemysłowych i fabryk.

Omówione tutaj zastosowania nie wyczerpują tematu. Cyfrowe bliźniaki odgrywają kluczową rolę w cyfrowej produkcji (ang. digital manufacturing). Zajmiemy się tym zagadnieniem w kolejnym artykule.

Z punktu widzenia przemysłu i produkcji, cyfrowe bliźniaki to jedna z najważniejszych technologii industry 4.0.

Cyfrowe bliźniaki w praktyce – Chevron i Tesla

Ważne jest, żeby sobie uświadomić, że cyfrowe bliźniaki to technologia, która już jest dostępna. Nie mówimy tutaj o jakiejś odległej przyszłości. Twoja firma może zacząć korzystać z cyfrowych bliźniaków już teraz. Aby to udowodnić, chcielibyśmy pokazać Ci dwa przykłady firm, które korzystają z tego rozwiązania:

CHEVRON CORPORATION

To międzynarodowa firma z branży energetycznej. Chociaż Chevron na swojej stronie nie chwali się zanadto wykorzystywaniem digital twin w swojej działalności, to w listopadzie 2019 roku na profilu Facebook opublikowali krótki post, w którym wyjaśniają, jak cyfrowe bliźniaki pomagają im w pracy: „Technologia Digital Twin pomaga naszym pracownikom poprzez tworzenie cyfrowych modeli 3D tego, co znajduje się pod ziemią. Ta technologia sprawia, że praca, którą wykonujemy, jest bezpieczniejsza i bardziej wydajna, ponieważ możemy przewidywać usterki i zapobiegać awariom maszyn”.[4]

TESLA

To nie pierwszy raz gdy ten amerykański producent samochodów elektrycznych gości na naszym blogu. Niewiele osób zdaje sobie z tego sprawę, ale Tesla tworzy cyfrowe bliźniaki dla każdego sprzedawanego samochodu[5]! Jak informuje SAS Insights, takie cyfrowe kopie są wykorzystywane do aktualizacji oprogramowania na bazie danych pochodzących z czujników poszczególnych pojazdów. W ten sposób, szybko i bezproblemowo, Tesla przesyła niezbędne aktualizacje do każdego auta. Ten oparty na danych proces opracowywania oprogramowania dopasowanego do danego samochodu umożliwia lepsze wykorzystanie zasobów firmy i też przyczynia się do poprawy doświadczeń użytkowników.

Przykładów jest oczywiście więcej. Jeśli interesuje Cię to zagadnienie, zachęcamy do lektury fascynującego projektu digital twin dla Singapuru. Zobacz też, jak z tej technologii korzysta Siemens.

Jeśli chciałbyś dowiedzieć się więcej, przede wszystkim jak cyfrowy bliźniak mógłby pomóc w działalności Twojej firmy – jesteśmy do dyspozycji. Napisz do nas już dzisiaj. Dzięki rozwiniętej sieci partnerów, Hub Innowacji Cyfrowych DIH4.ai może udzielić kompleksowego wsparcia w implementacji rozwiązań bazujących na sztucznej inteligencji i Internecie Rzeczy. Zapraszamy do współpracy!

——————————————-

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Digital_twin#cite_note-:4-7

[2] https://www.researchgate.net/publication/307509727_Origins_of_the_Digital_Twin_Concept

[3] https://www.gminsights.com/industry-analysis/digital-twin-market

[4] https://www.facebook.com/Chevron/photos/a.10150431758480467/10162169206730467/?type=1&theater

[5] https://www.sas.com/en_us/insights/articles/big-data/modern-manufacturing-s-triple-play-digital-twins-analytics-iot.html#