Hľadať

Vyhľadávanie

Zákaznícka zóna



Registrácia
Zabudli ste heslo?

Digitálne dvojča: Vedúca technológia inteligentného priemyslu

19.09.2019

Digitálne dvojča: Vedúca technológia inteligentného priemyslu

Medzi technológie s čoraz narastajúcim významom v ére kyber-priemyslu a inteligentnej logistiky patrí aj technológia digitálneho dvojčaťa. Spolu s Internetom vecí (IoT), veľkými dátami (Big Data) a strojovou inteligenciou (Machine Intelligence) sa dostala do základného inventára Industry 4.0.

Každú sekundu je do siete Internetu vecí (IoT) pripojených 127 nových zariadení. Do roku 2020 by mala byť dosiahnutá hranica 30 miliárd pripojených zariadení. Množstvo pripojených zariadení by malo narásť na 50 miliárd už v roku 2023. S nástupom 5G sietí sa toto tempo ešte zvýši.

Exponenciálny nárast nových technológií mení zaužívané spôsoby a etablované procesy signifikantným spôsobom. Digitálnou transformáciou prechádzajú postupne všetky obory, pričom priemysel a logistika sa v adopcii a implementácii nových technológií zaraďujú na popredné miesta. Medzi hlavné dôvody patria predovšetkým prínosy nových technológií ako maximalizácia produktivity, kvality a variability výrobkov a služieb rovnako ako aj pridanej hodnoty, ktorú podniky dokážu vďaka týmto technológiám generovať.

                    Internet vecí (IoT) 2015 a 2020 investície

                                      Porovnanie investícií do Internetu vecí (IoT) 2015 a 2020                                                                              Diskrétna výroba a logistika a preprava medzi investičnými prioritami

                                                                             (zdroj: Statista

 

Medzi technológie s čoraz narastajúcim významom v ére kyber-priemyslu a inteligentnej logistiky sa zaraďuje aj digitálne dvojča. Podľa štúdie prestížnej medzinárodnej analytickej spoločnosti Gartner už 75% podnikov využívajúcich riešenia na základe Internetu vecí (IoT) implementovalo technológiu digitálneho dvojčaťa alebo tak plánuje urobiť do jedného roka.

Vzhľadom na stúpajúci význam digitálneho dvojčaťa ho Gartner zaradil na štvrtú priečku technologických trendov na rok 2019. Digitálne dvojča sa tak dostalo do základného inventára priemyslu a podnikov digitálneho veku spolu s Internetom vecí (IoT), veľkými dátami (Big Data) a strojovou inteligenciou (Machine Intelligence).

Gartner taktiež upozorňuje, že zvýšené tempo nasadzovania digitálneho dvojčaťa súvisí taktiež s neustále sa rozširujúcimi možnosťami, ktoré riešenia Internetu vecí (IoT) podnikom prinášajú. Práve rýchlosť adopcie a implementácie tejto technológie zároveň naznačuje šírku jej využitia a to aj vzhľadom na rozsah funkcionalít a pridanú hodnotu, ktoré podnikom prináša.

DIGITÁLNE DVOJČA AKO koncept

Avšak koncept digitálneho dvojčaťa predchádza éru Industry 4.0 rovnako ako samotný digitálny vek. Jeho korene siahajú až do 70-tych rokov, kedy NASA pracovala na projekte Apollo. Počas misie Apollo 13 došlo k explózii kyslíkovej nádrže, ktorá vážne poškodila servisný modul a tým ohrozila nielen samotnú misiu, ale predovšetkým životy celej posádky na palube.

Tím inžinierov na Zemi musel nájsť rýchlo efektívne riešenie ako minimalizovať negatívny dopad nečakaného poškodenia. Keďže mali na Zemi k dispozícii vernú repliku kozmickej lodi aj so všetkými technickými detailmi, mohli dôveryhodne nasimulovať nebezpečnú situáciu a reálne otestovať  hypotetické riešenia. Práve možnosť fyzicky vyskúšať potenciálne postupy posádku nakoniec zachránili. Navyše, NASA koncept dvojčaťa – už nie analógového, ale digitálneho – využíva dodnes.

Princíp zostáva nezmenený, nakoľko ide o virtuálny model fyzického objektu, ktorý umožňuje na diaľku monitorovať stav skutočného objektu v reálnom čase, ako i modelovať (simulovať) rôzne situácie s presnými a reálnymi dátami. NASA označuje využitie digitálneho dvojčaťa za paradigmatický posun, keďže konvenčné metódy už "nedokážu vyhovieť požiadavkám projektov novej generácie".

Rovnaký princíp sa vzťahuje aj na výrobné a logistické procesy, tradičné technológie a metódy sa už stali nedostatočnými pre zabezpečenie udržateľného rastu. To znamená, že už nemôžu vyhovovať novým požiadavkám priemyslu – od optimalizácie nákladov až po spotrebiteľské customizácie v masovej (sériovej) výrobe.

                      Digitálne dvojča ako analytický nástroj

Digitálne dvojča ako analytický nástroj

Termín digitálne dvojča sa dostal do širšieho povedomia v roku 2002, kedy ho Michael Grieves definoval v súvislosti s riadením životného cyklu výrobku (PLM). Koncept digitálne dvojčaťa vtedy zaviedol ako virtuálnu reprezentáciu vyrobeného produktu a mal slúžiť k porovnaniu výrobku s jeho inžinierskym návrhom. Táto definícia sa neskôr rozšírila a ujala mimo pôvodný zámer autora.

V súčasnosti sa pod pojmom digitálne dvojča rozumie virtuálna reprezentácia fyzických a nefyzických objektov a entít ako napríklad výrobné a prepravné zariadenia, ale taktiež procesy, systémy, pracovníci, dáta alebo celé prostredia. Digitálne dvojča tak už nie je iba virtuálnym modelom fyzického náprotivku, ale dynamický nositeľ dát a stavových informácií získaných prostredníctvom množstva senzorov a snímačov prepojených Internetom vecí (IoT).

Digitálne dvojča v tejto podobe teda slúži k monitorovaniu fyzických objektov a nefyzických entít rovnako ako procesov v reálnom priestore a čase, nakoľko táto technológia umožňuje vytvárať veľmi detailný digitálny obraz so skutočnými dátami.

Ich využitie v komplexných simulačných modeloch zrýchľuje a uľahčuje rozhodovacie procesy, pretože zjednodušuje priamu identifikáciu možných následkov zvažovaných zmien ako i kľúčových vzorcov správania v jednotlivých procesoch.

Táto forma implementácie prináša nielen hlbšie poznatky o kauzalite jednotlivých zložiek v procesoch a prostrediach, ale i schopnosť odhaľovať rizikové miesta, ktoré je nutné stabilizovať a optimalizovať, aby sa zabezpečil udržateľný nárast výkonnosti procesov ako aj k posilneniu robustnosti prostredia.

Vo výrobe sa digitálne dvojča najčastejšie využíva v pôvodnom koncepte t.j. v rámci riadenia životného cyklu výrobku. Podobne je možné vytvárať aj virtuálne kópie výrobných zariadení a liniek, čo sa dá okrem simulácií výrobného procesu využiť aj pri prediktívnej údržbe. Moderné riadiace Smart Industry systémy už disponujú modulmi prediktívnej údržby rovnako ako modulmi pre operatívnu, plánovanú, korekčnú a preventívnu údržbu.

                 Digitálne dvojča: Funkcie a pridaná hodnota

       Prieskum: V ktorých štádiách životného cyklu výrobku prináša digitálne dvojča najväčší prínos?                                     Údržba a oprava (77%), výroba (70%), simulácie (62%), kontrola kvality (60%)  

                                                            (zdroj: Catapult Reboot Online/ZDNet)                              

 

Vďaka historickým dátam o technickom stave zariadení, ich výkonu alebo opotrebovaní v reálnom čase, ktorými nositeľmi sú práve digitálne dvojčatá, môžu riadiace Smart Industry systémy vhodne zvoliť optimálnu stratégiu údržby podnikových zariadení.

Takto realizované inteligentné plánovanie údržby pomáha minimalizovať nežiaduce prestoje vo výrobe. V praxi sa tak už dnes môžeme stretnúť s prvými implementáciami Smart Industry systémov, ktoré za pomoci strojovej inteligencie analyzujú zozbierané dáta za účelom hľadania kauzálnych vzťahov medzi mierou opotrebenia (identifikovanou napríklad zo zvuku zariadení) a poruchovosti zariadení.

V oblasti logistiky sa najčastejšie využíva virtuálny model materiálových tokov, ktorý umožňuje podnikom efektívne riadiť jednotlivé časti dodávateľsko-odberateľského reťazca. V takomto modely sú k dispozícii reálne dáta nielen o konkrétnych materiáloch, ale i o ostatných relevantných činiteľoch (vozidlách, poveternostných alebo dopravných podmienkach, odberateľských zadaniach apod.).

V súčinnosti s geografickými informačnými systémami (GIS) a ich mapovými podkladmi tak podniky získavajú okamžitý prehľad napríklad o aktuálnej situácii flotily a polohe jednotlivých vozov. Táto funkcia je je užívateľsky zrozumiteľná a častokrát i nevyhnutná pre správne dispečerské riadenie (napríklad systém riadenia dopravy – TMS systém).

Článok bol pôvodne publikovaný v Control Engineering číslo 3 (100). ročník XIV.

Smart Industry newsletter

Prípadové štúdie, novinky a zaujímavosti o digitálnej revolúcii v priemysle priamo do vašej schránky.


Odoslaním súhlasíte so spracovaním osobných údajov spoločnosťou ANASOFT APR, spol. s r.o. za účelom zasielania newslettera a informácií súvisiacich s našimi službami a produktami. Máte právo proti tomuto spracúvaniu namietať na mailovej adrese gdpr@anasoft.com alebo na korešpondenčnej adrese spoločnosti. Viac informácií: Ochrana osobných údajov.
 

MOHLO BY VÁS TIEŽ ZAUJÍMAŤ

Digitálne dvojča ako riadiaci agent Top Smart Industry TrendyNová infraštruktúra inteligentného priemyslu Umelá inteligencia AI v logistike webinár