Digital tvillingteknik - från koncept till verklighet

Digitala tvillingar är nästa steg i utvecklingen av simuleringsteknik. Den tidiga utvecklingen började på 2000-talet, från datordrivna simuleringar till skapandet av AutoCAD och andra simuleringsprogram som har vuxit till dagens systemdesignprogram. Teknik som ökad datorkraft och tillförlitliga sensorer har gjort digitala tvillingar till en verklig möjlighet.

Vad är egentligen digitala tvillingar?

Den digitala tvillingen är en lösning som hjälper till att överbrygga den fysiska och digitala världen. Digitala tvillingar tar 3D-modellering till nästa nivå genom att fånga mer än bara statisk information och bli en levande e-modell av produkten. Sensorer fångar upp dynamiska data som ger en exakt bild av produktens tillstånd för att bättre stödja områden som förebyggande, felsökning och kvalitetshantering. Det ger genomförbara och realistiska simuleringar av vad som kommer eller kan hända med en produkt. För att förenkla IBM:s definition: "Den digitala tvillingen är en virtuell representation av ett fysiskt objekt eller system under hela dess livscykel. Den använder realtidsdata och andra källor för att möjliggöra inlärning, resonemang och dynamisk omkalibrering för förbättrat beslutsfattande."

De gemensamma nyckelegenskaper för en digital tvilling som DHL anger är följande

1. En digital tvilling simulerar både det fysiska tillståndet och beteendet hos saken

2. En digital tvilling är unik, associerad med en enda, specifik förekomst av saken

3. En digital tvilling är ansluten till saken och uppdaterar sig själv som svar på kända förändringar av sakens tillstånd, villkor eller sammanhang

4. En digital tvilling skapar värde genom visualisering, analys, förutsägelse eller optimering

Effekter inom försörjningskedjor och logistik

I ett tidigt skede användes digitala tvillingar i produkter med högt värde och hög kritikalitet, t.ex. inom flyg- och försvarsindustrin. Nu börjar företag samla in data för användning av digitala tvillingar utanför dessa branscher. Detta kan skapa ett stort inflytande i produktlivscykeln och tillverkningen.

Produktens livscykel

- Snabbare iterationer av design

- Minskade utvecklingskostnader tack vare färre fysiska prototyper

- Konkurrensfördelar med att snabbt få ut en produkt på marknaden

- Ökad tillförlitlighet hos slutprodukten

Tillverkning:

- Distinkta specifikationer för leverantörer, vilket skapar optimerade frakt- och tillverkningsdesigner

- Modeller med specifika komponenter och material för alla produkter

- Genomföra realistiska simuleringar för layouter, processer och materialflöden innan anläggningen skapas

- Felsöka produktfel för att hitta grundorsaker och optimera framtida prestanda

Utmaningar

Den största utmaningen för digitala tvillingar inom logistikbranschen är datakvaliteten. Nuvarande digitala tvillingar är inte exakta e-repliker av produkten. Det beror på att det är extremt dyrt att samla in och rengöra data, t.ex. en produkts fysiska, kemiska, elektriska och termiska tillstånd. För att kringgå detta använder ingenjörerna antaganden och förenklar sina modeller.

Att samla in högkvalitativa data kan vara dyrt, vilket ställer frågan om implementering av digitala tvillingar är värt det. Industrier med högt värde och hög kritikalitet kommer att fortsätta att expandera digitala tvillingar, men vi kanske inte kommer att se något införande i den kommersiella industrin inom en snar framtid.