AI en IoT toegepast op supply chains zorgen voor digitale tweelingen

21 augustus 2021  

Bron:AI-trends

De combinatie van IoT en machine learning die tegelijkertijd groeit, leidt tot een toename van het gebruik van digital twins in de supply chain, als een digitale replica die voor verschillende doeleinden kan worden gebruikt. De koppeling met het fysieke model en het bijbehorende virtuele model komt tot stand door realtime data te genereren met behulp van sensoren.

Het Digital Twin Consortium, in augustus gelanceerd als een programma van de Object Management Group, werkt aan het definiëren van een taxonomie en standaarden en het mogelijk maken van technologie, waaronder AI en simulatie. Ingenieurs worden aangetrokken door het werk. Oprichtende leden zijn onder meer Ansys, Dell, GE, Lendlease, Microsoft en Northrop Grumman.

"IoT en ML zijn de grondstoffen en de tools - het inzicht zit in de repository waar we processen modelleren en context creëren. Hoewel dit een database of een datameer kan zijn, is het meest interessante voorbeeld hiervan voor mij de digitale tweeling", schreef Scott Lundstrom, een analist die zich richt op het snijvlak van AI, IoT en Supply Chains, op zijn blog, Supply Chain Futures. .

De digitale tweeling in de supply chain maakt een vergelijking mogelijk tussen huidige en historische gegevens over prestaties, waar een sensor zich ook bevindt. Het kan een onderdeel zijn zoals een thermostaat, een activum zoals een vrachtwagen of een machine, een werknemer zoals een onderhoudstechnicus of een proces, zoals in de productie. "Een deel van de mogelijkheden van de digitale tweeling wordt aangedreven door deze complexiteit van het hebben van modellen of modellen om complexe activa, processen en systemen te beschrijven", schreef Lundstrom.

In de toeleveringsketen kan het digitale tweelingmodel artikelen omvatten die in containers zijn verpakt en door de fysieke wereld naar distributeurs en klanten gaan. Het model kan gegevens erven van het proces dat het product aan het ene uiteinde van de keten heeft gemaakt, en aan het andere uiteinde een klantmodel informeren.

“Toeleveringsketens en productiemiddelen zijn nog maar het begin. Naarmate deze technologie beter wordt begrepen en implementaties eenvoudiger worden, zal het gebruik uitgroeien tot steeds complexere ruimtes. Er is al een ontwikkeling van digitale tweelingen in de biowetenschappen ter ondersteuning van systeembiologie die complexe organen zoals het menselijk hart modelleert”, schreef Lundstrom. (Zie 'Virtuele tweelingen:hun rol in de gezondheidszorg, het opsporen van medicijnen en de respons op pandemie' in BioITWorld.) 

Ideaal voor de supply chain, die wordt gekenmerkt door veel complexe use-cases met meerdere modellen, kan de inclusieve digitale tweeling zicht hebben op de hele supply chain van de leverancier van de leverancier tot de klant van de klant. Door inzicht in de status en geschiedenis van activa en processen kunnen machine learning-tools in de vergelijking worden gebracht om simulaties, optimalisaties en voorspellende mogelijkheden voor de modellen uit te voeren, suggereert Lundstrom.

"Om de voordelen van deze enorme kans te benutten, hebben we normen, overeengekomen taxonomieën en commerciële ontwikkelingstools en platforms nodig om deze markt te laten floreren", verklaarde hij. "De leveranciersgemeenschap reageert op deze kans, en veel beoefenaars van de PLM [product lifecycle management], IoT en analytics/data science-markt beginnen zich te concentreren op het oplossen van enkele van deze fundamentele normen."

De grote platformleveranciers gaan vooruit met tools en platform-as-a-service (PaaS)-aanbiedingen om te proberen delen te winnen en 'de facto'-standaarden te ontwikkelen. Amazon Web Services (AWS), Google Cloud Platform (GCP), Predix Platform van GE, IBM en Microsoft bouwen allemaal uitbreidingen op hun bestaande IoT-tools en platforms om ondersteuning toe te voegen voor het creëren van digitale tweelingen.

Lundstrom wees op Microsoft's Azure Digital Twins als een van de meer complete vroege aanbiedingen. Uitgelicht op het Microsoft Build 2020-evenement, dat virtueel in mei werd gehouden, ondersteunt de preview-release een nieuwe Digital Twin Definition Language (DTDL) op basis van een implementatie van JSON-LD (JavaScript Object Notation for Linked Data).

"Door gebruik te maken van JSON-LD, een algemeen geaccepteerd en eenvoudig objectframework, ondersteunt Microsoft vanaf het begin een open standaard", schrijft Lundstrom. "Dit is een belangrijke vereiste nu gebruikers beginnen te begrijpen dat digitale tweelingen een open objectgeoriënteerde benadering vereisen om de vereisten voor overerving te ondersteunen, en meerdere instanties bij het creëren van complexe multitier-modellen die draagbaar zijn en het gebruik van algemeen beschikbare cloudplatforms en AI ondersteunen. kaders.”

Zijn digitale tweelingen in de supply chain gewoon een nieuwe rage?

Is de digitale tweeling van de toeleveringsketen gewoon een nieuwe rage, vroeg een blogpost op de site van River Logic, een leverancier van prescriptieve analysetechnologie voor het optimaliseren van de toeleveringsketen met behulp van digitale tweelingen. Het bedrijf is sinds 2000 actief in Dallas en biedt kant-en-klare applicaties met kennis van bedrijfsplanning en -optimalisatie.

Met simulatie- en modelleringssoftware kunnen organisaties realistische en verifieerbare digitale tweelingen in de toeleveringsketen van hun toeleveringsketens creëren. Dankzij dataminingtechnieken en input van Internet of Things (IoT)-sensoren kunnen realtime gegevens in modellen worden ingevoerd. De modellen kunnen monitoren en bepalen wat er in de echte wereld gebeurt en de juiste corrigerende maatregelen plannen.

Uit een Gartner-onderzoek naar de implementatie van IoT in juli 2018 bleek dat 13% van de bedrijven die met IoT-projecten werken al een digitale tweeling had, terwijl nog eens 62% aan de implementatie ervan werkte. "Het lijkt erop dat de digitale planningstweeling meer is dan alleen een modegril", aldus de River Logic-post.

In de jaren 70 en 80 gebruikten ingenieurs driedimensionale CAD-modellen van complexe technische apparatuur om virtuele walkthroughs uit te voeren. Naarmate de CAD-technologie vorderde, werd het mogelijk om fysieke stress weer te geven, waardoor het mogelijk werd om virtuele stresstests uit te voeren. Tegenwoordig is het mogelijk om "bijna perfecte" digitale modellen van echte apparatuur te construeren, zoals vliegtuigen, autonome voertuigen en boorapparatuur, en door echte gegevens in te voeren, zoals de statische en dynamische belastingen die worden ervaren tijdens het opstijgen van vliegtuigen, om de prestaties te meten.

"Op deze manier is het mogelijk om de echte wereld te simuleren en de kloof tussen onze fysieke en digitale omgeving te overbruggen", stelt River Logic. Op de River Logic-website worden verschillende bedrijfservaringen met digitale tweelingen uitgelicht.

Digital Twin van een magazijn in Pacific-Azië gebouwd door DHL Supply Chain

DHL Supply Chain bouwde zijn eerste digitale tweeling van een magazijn in Pacific-Azië voor Tetra Pak, een multinationaal voedselverpakkings- en -verwerkingsbedrijf gevestigd in Zwitserland. De digitale tweeling wordt op consistente basis voorzien van realtime gegevens vanuit een fysiek magazijn in Singapore, dat DHL heeft ontwikkeld om te worden geïntegreerd in de supply chain, volgens een account in het tijdschrift Supply Chain.

"De gezamenlijke implementatie van een dergelijke digitale oplossing om de opslag- en transportactiviteiten van Tetra Pak te verbeteren, is een uitstekend voorbeeld van de slimme magazijnen van de toekomst", aldus Gillet Jerome, CEO, DHL Supply Chain Singapore, Maleisië, Filippijnen. "Dit maakt agile, kosteneffectieve en schaalbare supply chain-activiteiten mogelijk."

In het magazijn volgt de DHL Control Tower inkomende en uitgaande goederen om ervoor te zorgen dat alle goederen binnen 30 minuten na ontvangst op de juiste manier worden opgeslagen. Inkomende vrachtwagens zijn uitgerust met IoT-technologie. Een slimme opslagoplossing ontwikkeld door Tetra Pak volgt en simuleert de fysieke toestand en individuele voorraadniveaus in realtime, waardoor non-stop coördinatie van activiteiten mogelijk is. .

"We verwachten dat de samenwerking met DHL Supply Chain onze productiviteit verder zal verhogen en hoge normen in onze supply chains zal handhaven", aldus Devraj Kumar, Director, Integrated Logistics, South Asia, East Asia &Oceania voor Tetra Pak.

Digital Twins in Parijs zullen windturbine beschermen tegen Noordzeestormen

GE-ingenieurs in Parijs werken samen met Ansys, een wereldwijde leverancier van technische simulatiesoftware, om een ​​digitale tweeling van een windturbine in de Noordzee te bouwen. Een van de doelen is om de output te maximaliseren en downtime te minimaliseren door problemen op te sporen voordat ze tot een ongeplande uitval leiden. Het voorspellende onderhoud is niet alleen afhankelijk van fysieke sensoren op de machines, maar ook van virtuele sensoren die op plaatsen worden geplaatst waar fysieke sensoren niet kunnen worden gebruikt, volgens een account van GE News.

De virtuele sensor kan met redelijke precisie een waarde zoals de druktemperatuur raden door andere gegevens van sensoren en slimme algoritmen te gebruiken op basis van historische gegevens of modellen.

De GE-ingenieurs hebben bijvoorbeeld een digitale tweeling ontwikkeld van de giermotoren van de Haliade 150-6 windturbine, waarmee de turbine van 6 megawatt kan draaien en zichzelf in de wind kan positioneren. Met behulp van virtuele sensoren simuleert deze digitale tweeling de temperatuur op verschillende onderdelen van de motoren.

Met behulp van algoritmen gebouwd op Predix, het GE-softwareplatform voor het industriële internet, en een modelleringsaanpak ontwikkeld door Ansys, kunnen de ingenieurs nu de motortemperatuur op elk moment inschatten. Bij de Foundry kunnen ze ook volgen hoe de motoren in de loop van de tijd presteren onder verschillende belastingen. In het veld kunnen ingenieurs een app gebruiken met een dashboard dat is verbonden met de twin, om de temperatuur van de motor te bewaken.

"Voor de simulatie hoeven we dankzij de digitale tweeling alleen de stroom te kennen om de temperatuur te begrijpen en het gebruik van de motor te optimaliseren", aldus Sabot.

GE meldt dat het al 1,2 miljoen digitale tweelingen van straalmotoren, gasturbines en locomotieven in het veld heeft.

Lees de bronartikelen en -accounts op Supply Chain Futures, Digital Twin Consortium, de blog van River Logic, Supply Chain magazine en van GE News.