Hoe digitale tweelingtechnologie de kloof tussen productietalent overbrugt

Het concept van de digital twin, waarbij een organisatie een virtuele weergave van haar bedrijfsvoering maakt, bestaat al decennia in verschillende vormen, maar heeft de laatste jaren een enorme verschuiving ondergaan.

Voorheen werden digitale tweelingen gemaakt met behulp van spreadsheets om gegevens in te voeren en mogelijke resultaten van verschillende scenario's te bekijken. Dankzij de vooruitgang op het gebied van kunstmatige intelligentie en virtual reality is de digitale tweelingtechnologie gevorderd met snellere, nauwkeurigere projecties, gebaseerd op eindeloze gegevensstromen die overal ter wereld toegankelijk zijn. Het creëert in wezen een "metaverse" voor productiebedrijven.

Door gebruik te maken van een directe invoer van gegevens en machine learning toe te passen, stelt digital twin-technologie een fabriek in staat om de gegevens in realtime te gebruiken om slimmer en efficiënter te worden. Het doet dit door hiaten in het productieproces te identificeren en de timing van onderhouds- of foutproductieproblemen met toenemende nauwkeurigheid te voorspellen terwijl het informatie verzamelt. Door deze problemen vroeg of voordat ze optreden te beheren, worden uitvaltijd en productiviteitsverliezen voorkomen.

Terwijl de productiesector worstelt met een tekort aan geschoolde arbeidskrachten, helpt digital twin-technologie leiders om ondanks beperkte middelen een productieve, veilige fabrieksvloer te behouden.

Ondersteuning van Lean Operations

Nu ervaren productiearbeiders met pensioen gaan en er weinig geschoolde arbeiders beschikbaar zijn om hen te vervangen, kampt de Amerikaanse industriële sector al enkele jaren met een tekort aan vaardigheden. The Great Resignation, aangewakkerd door de COVID-19-pandemie, heeft de uitdaging alleen maar groter gemaakt.

Terwijl fabrikanten moeite hebben om nieuw talent aan te trekken, aan boord te brengen en op te leiden, dient digitale tweelingtechnologie als een reddingslijn voor veel fabrikanten. Bedrijven gebruiken het om verschillende apparatuurconfiguraties te testen om de meest productieve opties te vinden en uitvaltijd te voorkomen. Bovendien stelt automatisering veel fabrieken in staat om de productie voort te zetten ondanks vermindering van de beschikbare arbeid. Een enkele machineoperator kan meerdere machines autonoom besturen, aangezien de digitale tweeling gegevens analyseert om te zien hoe verschillende inputs en processen de productiviteit zullen beïnvloeden.

Digital twin-technologie is vooral handig in de prototypingfase van de productie, waar teams meerdere iteraties van een product ontwikkelen om te bepalen welk ontwerp en welke materialen het beste eindproduct opleveren. Digitale tweelingen kunnen het prototypingproces stroomlijnen om de time-to-market te verbeteren en tegelijkertijd de kosten te verlagen. Digitale dubbele prototypes zijn digitale weergaven waarmee ontwerpteams kunnen zien hoe verschillende modellen in de echte wereld zullen presteren, zonder materiaal en productietijd te besteden aan meerdere mogelijke iteraties. Het prototype kan informatie bevatten met betrekking tot de fysieke kenmerken, eigenschappen, bedrijfsparameters, stuklijsten, onderdeelnummers en meer. Met een digitaal prototype kunnen producten veel eerder in het proces worden gebouwd en kunnen simulaties worden uitgevoerd met behulp van virtual reality. Wijzigingen kunnen snel worden aangebracht om ontwerpen te verbeteren voordat de fysieke machines worden gebouwd.

Als de traditionele time-to-market twee tot drie prototypingcycli vereist, kan het gebruik van een digitale tweeling in de vroege tot middenfasen een hele prototypingcyclus elimineren, waardoor tijd, middelen en kosten worden bespaard.

De omstandigheden op de werkplek optimaliseren

Door rekening te houden met het aantal werknemers dat op een bepaald moment zal werken, evenals met hun vaardigheidsniveaus en apparatuurbehoeften, kan een digitale tweeling simuleren hoe de productiviteit wordt beïnvloed door bepaalde werknemers naar verschillende gebieden te verplaatsen. Het kan de workflow in evenwicht brengen en voorspellen welke combinaties van werknemers en apparatuur het meest productief zullen zijn.

Een digitale tweeling kan ook storingen voorspellen op basis van factoren zoals ouderdom van apparatuur, gebruikte materialen, onderhoudsgegevens en andere datapunten, waardoor werknemers prioriteit kunnen geven aan preventief onderhoud om onnodige uitvaltijd te voorkomen.

In het geval van een apparaatstoring, maken digitale tweelingen virtuele probleemoplossing mogelijk, waardoor het personeel de oorzaken van storingen en mogelijke oplossingen kan onderzoeken. Dit vermindert de hoeveelheid onnodige tijd en arbeid die nodig zou zijn om het probleem te diagnosticeren en handmatig een oplossing te vinden. Leiders kunnen dan de hulp inroepen van de juiste specialist om het probleem op te lossen, in plaats van elk mogelijk probleem met de apparatuur te doorlopen. Omdat de digitale tweeling op een krachtige computer draait, kunnen analyses en simulaties in minuten worden uitgevoerd in plaats van uren of zelfs dagen.

Stappen voor implementatie

Zodra senior leiders aan boord zijn met de potentiële voordelen van digitale tweelingtechnologie, kunnen productieleiders doorgaan met het implementatieproces. Naarmate de nieuwe technologie wordt geïntroduceerd, is het belangrijk om deze belangrijke stappen te nemen:

• Stel je doelen vast. Voordat u begint met het technische proces voor het maken van een digitale tweeling, moet u vaststellen wat de digitale tweeling gaat doen. Welk bedrijfsgerelateerd probleem moet het oplossen? Zal het monitoringapparatuur zijn om storingen te melden? Storingen voorspellen en preventief onderhoud aanbevelen? Of simulaties uitvoeren om te zien hoe verschillende activiteiten de productiviteit zullen beïnvloeden? Digital twin-gegevens kunnen de organisatie helpen bij het oplossen van de problemen die het moet oplossen, zoals het voorspellen van preventief onderhoud, maar kunnen ook andere verbeterpunten aangeven naarmate de digital twin-gegevens steeds slimmer worden en er meer gegevens worden verzameld. Er is ook de vraag wat er moet worden gecontroleerd. Heeft u een digital twin nodig voor één machine of productielijn, of een grotere van de hele fabriek? Hoewel het verleidelijk kan zijn om elk aspect van de fabriek in de gaten te houden, moet u zich concentreren op de gebieden die het meeste rendement op de investering opleveren. Digital twins kunnen later altijd uitgebreid worden.
• Vind de juiste software. Voor fabrikanten is het kiezen van een digitale tweelingmaker hetzelfde als het kiezen van een ander hulpmiddel in de winkel - denk aan de toepassing, de doelen en wat je nodig hebt om ze te bereiken. Als u alleen apparatuur wilt monitoren voor operationele efficiëntie, zou een beperkte digitale tweeling moeten volstaan, terwijl meer geavanceerde technologie nodig zal zijn om simulaties uit te voeren.
• CAD-modellen en gegevens importeren. Dit is waar dingen echt beginnen samen te komen. Door CAD-modellen (computer-aided design) en andere gegevensstromen in de software te importeren, kunt u de digitale tweeling uitbouwen. Afhankelijk van hoe complex de digitale tweeling zal zijn (monitoring versus simulaties, enkele machine versus volledige operationele installatie), zullen de gegevens die nodig zijn om een ​​nauwkeurige virtuele weergave te creëren sterk variëren. Verwacht over het algemeen zoveel mogelijk gegevensstromen te exporteren om de beste resultaten te zien.
• Maak een beveiligde verbinding. Aangezien digitale tweelingen de constante overdracht van gegevens tussen systemen vereisen, zijn veilige netwerken van vitaal belang om de hoofdfabriek te beschermen tegen hacking of andere interferentie. Vraag bij het kiezen van een digitaal tweelingplatform naar de beveiligingsmaatregelen om het risico te minimaliseren.
• Plan voor schaal. Zelfs als je klein begint met een digitale tweeling voor slechts één machine of lijn, zal de benodigde rekenkracht waarschijnlijk groter zijn dan elk standaardsysteem in de winkel. Als u tools en platforms overweegt, moet u rekening houden met schaal en gebruikmaken van cloudtechnologie om ervoor te zorgen dat er ruimte is voor groei als u ervoor kiest om later andere machinelijnen toe te voegen.

Het opzetten van een digitale tweeling kan fabrikanten helpen de productiviteit en veiligheid op de werkvloer te verbeteren, maar er moet aan een aantal voorwaarden worden voldaan om succes te garanderen. Het bieden van toegang tot nauwkeurige gegevens is cruciaal, net als het zorgen voor een veilig netwerk. Naast de technische specificaties moeten leiders zorgen voor voldoende training, communicatie en prikkels om ervoor te zorgen dat alle medewerkers meewerken aan het proces. Effectief verandermanagement is de sleutel tot een succesvolle implementatie. Providers moeten de voordelen van digitale tweelingen laten zien terwijl ze hun personeel trainen in het gebruik van het platform. Het is belangrijk om te begrijpen dat hoewel nauwkeurigheid niet altijd 100% is, vooral in het begin, zelfs bij 80% tot 90% de digitale tweeling de resultaten gemakkelijk kan verbeteren en beter zal blijven worden naarmate het meer gegevens ontvangt en analyseert.

Door samen te werken met een ervaren partner op dit gebied kunnen fabrikanten ook waarde realiseren. Een digital twin-provider die de ins en outs begrijpt van hoe een bepaalde fabriek is opgezet, welke soorten apparatuur worden gebruikt en branchespecifieke uitdagingen, zal beter in staat zijn om een ​​digital twin te creëren die voldoet aan de behoeften en doelen van het bedrijf.

CV Ramachandran is een expert op het gebied van digitale transformatie en operationele verbetering, en Vignesh Ramesh is een expert op het gebied van digitale gezondheid bij PA Consulting.