Digital Twin Technology:Beyond Rocket Science

In feite zijn digitale tweelingen zijn raketwetenschap. Decennia geleden gebruikte NASA immers wat het toen nog koppelingstechnologie noemde om een ​​onbereikbare omgeving te simuleren. Tegenwoordig gebruiken we de term digitale tweeling, die ik zou definiëren als een virtueel model van een proces, product of dienst. Deze volledige 360° digitale weergave van een fysiek asset wordt vooral gebruikt in de industriële ruimte. Binnenkort zullen ze meer wijdverbreid zijn in verticale markten, van eten en drinken tot detailhandel en gezondheidszorg.

Digitale tweelingen, en hun naaste verwant de digitale draad, die een end-to-end levenscyclusdimensie toevoegt, zullen de sleutel zijn tot het behalen van concurrentievoordeel en het genereren van betere bedrijfsresultaten. Ten eerste helpen ze de ontwerpfase te optimaliseren en resulteren in betrouwbaardere processen, apparatuur en operaties. In de loop van de tijd geeft inzicht in hoe activa presteren inzicht voor verbetering en leidt dit uiteindelijk tot grotere winstgevendheid.

Digital Twin 101

De convergentie van een aantal technologische trends zal de op handen zijnde golf van tweelingen stimuleren. Ten eerste de non-stop groei van het IoT. Het instrumenteren van de echte wereld met de explosie van sensoren en bijna universele connectiviteit transformeert ons vermogen om toegang te krijgen tot real-world data.

Bovendien transformeert ons vermogen om inzichten te produceren door ons vermogen om enorme hoeveelheden beschikbare gegevens op te nemen en te analyseren, mogelijk gemaakt door de cloud, AI en machine learning. Plus, vooruitgang in 3D, augmented reality (AR), virtual reality (VR) en extended reality (XR) stelt ons in staat om die inzichten toe te passen in een reële context, met gegevensoverlays en gebeurtenissen die het vermogen van operators vergroten om de cirkel te sluiten en die inzichten om te zetten in acties.

De convergentie van verschillende technologieën maakt de digitale tweeling inderdaad een haalbare manier om waarde te grijpen door huidige en toekomstige betekenis aan al die gegevens te geven. In feite vormen betrouwbare, nauwkeurige gegevens de kern van elk digital twin- of digital thread-framework. Het verbindt degenen die samenwerken in de levenscyclus van digitale activa of processen, van ontwerpers, ingenieurs, fabrieks- en supply chain-managers tot de klant of eindgebruiker.

Dat wil niet zeggen dat een digitale tweeling een eindresultaat, product, uitkomst of technologie is op zichzelf . Het is een dynamisch data-ondersteund framework dat functioneert als een business enabler leidend tot resultaten, producten, resultaten of nieuwe technologieën. Het is een middel om een ​​doel te bereiken, en het doel is het oplossen van een reëel probleem met real-world data.

Digitale tweelingen en de levenscyclus

Bij het creëren van een digitale tweeling genereert het fysieke activum gegevens tijdens het ontwerp en de operationele levensduur die een uniforme levenscyclussimulatie mogelijk maken.

De digitale simulatie leert van eerdere en huidige operaties en maakt voorspellingen over toekomstige operaties, die vervolgens kunnen worden vertaald in real-world acties.

Digital twins kunnen al tijdens de conceptfase waarde gaan creëren, bijvoorbeeld wanneer ontwerpalternatieven worden geanalyseerd en herhaald.

Daarnaast stellen ze bedrijven tijdens de exploitatiefase in staat om te anticiperen op problemen en deze te verminderen voordat ze zich voordoen, wat resulteert in veilige, efficiëntere en kosteneffectievere operaties. Gartner zegt het zo:"Wanneer de dubbele gegevens worden gecombineerd met bedrijfsregels, optimalisatie-algoritmen of andere prescriptieve analysetechnologieën, kunnen digitale tweelingen menselijke beslissingen ondersteunen of zelfs besluitvorming automatiseren." Om dit te doen, moet de tweeling echter de fysieke, communicatieve en operationele aspecten van de apparatuur of het apparaat nauwkeurig weergeven.

Daarom zijn informatiearchitectuur en databeheer in elke fase van de levenscyclus een duidelijke voorwaarde om betekenisvolle waarde (het doel) te creëren via de digitale tweelingrepresentatie (de middelen).

Hoe digitale tweelingen tegenwoordig worden gebruikt

Digitale tweelingen komen veel voor in de industrie, vooral als het gaat om fabrieksoptimalisatie gedurende de hele levenscyclus van de faciliteit. Een fabrieksbrede digitale tweeling biedt een model van de hele operatie, van de CapEx tot de OpEx-fasen. Dit begint met een voorlopig ontwerp en gaat door de bouwfase, vervolgens naar operationele optimalisatie en ten slotte efficiënte ontmanteling aan het einde van de levenscyclus.

De digitale tweeling kan in realtime worden bijgewerkt, dus wanneer de fysieke faciliteit live gaat, wordt dit volledig weerspiegeld - inclusief onderhoud, connectiviteit, veiligheid en prestatie-/productievariabelen. Elke wijziging in de fysieke faciliteit wordt automatisch bijgewerkt in het virtuele model.

Op deze manier kunnen ideeën voor optimalisatie vooraf worden getest om de impact van de voorgestelde wijziging op de winstgevendheid te beoordelen. Dit elimineert de noodzaak voor (en de kosten van) het bouwen van prototypen. Het verkort ook de ROI-cyclustijden.

Evenzo kunnen digitale tweelingen in verpakte goederen helpen bij het beheren van de productlevenscyclus. Door digitale simulaties op basis van consumentenvoorkeuren kunnen nieuwe producten tot leven worden gebracht en sneller worden herhaald zonder dat het fysieke product in elke fase opnieuw moet worden gemaakt. Eenmaal in de detailhandel kunnen digitale tweelingen vervolgens worden gebruikt om de interesses en het gedrag van kopers te modelleren om een ​​betere klantervaring te genereren en de verkoop te stimuleren.

Zorginstellingen beginnen digitale tweelingen te gebruiken om ons lichaam en de effecten van ziekte en behandeling beter te begrijpen. Artsen kunnen straks ingrepen virtueel oefenen en perfectioneren. Onderzoekers bouwen al virtuele 3D-hersenen en -harten om de beperkingen van 2D-beelden te helpen overwinnen.

Krijg ik een Digital Twin?

Digitale tweelingen zijn niet alleen voor bedrijven. Van smartphones, fitnesstrackers, gezondheidsapps en sociale media, om nog maar te zwijgen van onze slimme apparaten voor thuisgebruik:mensen genereren een grote hoeveelheid gegevens (de beroemde "quantified self" is daar een voorbeeld van).

Misschien hebben we binnenkort een kopie van onszelf voor zelfzorg en om een ​​productiever leven te leiden, waarbij we zowel een digitale als een fysieke patiënt worden. Kunnen we bijvoorbeeld uiteindelijk het effect zien van het eten van frites versus quinoa op ons digitale lichaam? Het is niet uitgesloten dat onze digitale tweeling in staat zal zijn om net als machines te leren en ons te leren onze activiteiten te "optimaliseren".

Natuurlijk zullen dergelijke individuele tweelingen een hernieuwde focus op privacy creëren. Om ervoor te zorgen dat die digitale tweeling grip krijgt in de consumentenruimte, moet de eigenaar van de gegevens - de persoon - de touwtjes in handen hebben. De inzet van een nieuwe reeks privacygerichte technologieën (zoals differentiële privacy, federatief leren, homomorfe encryptie en zero-knowledge proof) kan na verloop van tijd helpen om het eigendom van die gegevens by design te beveiligen.

De toekomst is nu:onze realiteit uitbreiden met digitale tweelingen

Bedrijven kunnen gebruikmaken van digitale tweelingen om voorheen onbekende of onoplosbare problemen te identificeren en op te lossen en om effectiever te innoveren. De complexiteit van activa en processen blijft toenemen, dus de roep om snelheid en wendbaarheid zal toenemen. Daarom kunnen digitale tweelingen — wanneer ze worden gebruikt om problemen in de echte wereld aan te pakken — een geweldige manier zijn om deze schijnbaar hardnekkige paradox aan te pakken en op te lossen en bouwstenen te worden voor zakelijk succes.

Digitale tweelingen kunnen worden gezien als een nieuw soort samenwerkingsoplossing die IT, operations, R&D, marketing en het bedrijf verenigt, evenals een manier om een ​​aantal nieuwe technologieplatforms efficiënt te convergeren, van IoT tot cloud tot AI en tot uitgebreidere realiteit in de richting van de oplossing van complexe real-world problemen. En als we die echte woordproblemen oplossen, zullen we nieuwe vragen stellen, zoals:hoe zal digitaal de realiteit over vijf jaar definiëren?

Hervé Coureil is de Chief Digital Officer bij Schneider Electric, waar hij al meer dan 20 jaar werkt. Herve leidt een wereldwijd team dat de digitale transformatie binnen Schneider Electric stimuleert en de digitale transformatie van klanten ondersteunt door middel van technologieën en services, evenals ecosysteempartners. Voorafgaand aan deze functie was hij Chief Information Officer na ongeveer 15 jaar in financiën en bedrijfsontwikkeling, als Chief Financial Officer (CFO) voor de IT Business Unit van Schneider Electric, evenals CFO voor de regio Azië-Pacific en als een corporate M&A-functionaris.