Industriële IoT en de Digital Twin-revolutie: Productie transformeren

De term 'digital twin' is niets anders dan een conceptualisatie van het bijhouden van een digitale tegenhanger van een fysiek object, operatie, met behulp van data van slimme apparaten zoals sensoren. Het kanaal dat de digital twin en zijn fysieke tegenhanger verbindt, wordt de 'digital thread' genoemd. Het digitale model wordt waarschijnlijk regelmatig gewijzigd en geüpgraded met passende integratie van Kunstmatige Intelligentie en data. Bovendien biedt het ook daadwerkelijke en gelijktijdige virtuele realiteit. Het combineren van het fysieke object met het computergeneratieve corresponderende item is cruciaal. Naarmate de technologietrend van industriële IoT toeneemt, is digital twin-technologie nu belangrijker dan ooit.

De digitale tegenhangers zijn verbonden met netwerktechnologie en hun vermogen om problemen op te lossen en hogere operationele prestaties te leveren, maakt deze digitale tegenhanger de essentiële technologie voor elke organisatie.

Door bedrijven een complete digitale replica van producten te bieden, stelt digital twin-technologie industrieën in staat om fysieke problemen in apparatuur vroegtijdig op te sporen, zodat ze passende acties kunnen ondernemen om potentiële problemen weg te nemen voordat ze zich voordoen.

Maar het maken van een digitale replica van de apparatuur is een ontzagwekkende taak. De beste manier om dit te realiseren is het creëren van een digitale tegenhanger voor één afdeling in de productie-eenheid, deze in werking te stellen en vervolgens door te gaan met het ontwikkelen van de digitale tegenhangers voor andere gebieden van de productie-eenheden.

Bovendien is de digital twin verschillend van CAD (computer-aided design). De echte potentie van de digitale tegenhanger is dat het snel de daadwerkelijke, wijdverbreide verbinding tussen de fysieke en digitale domeinen in industrieën kan bieden.

Gerelateerd bericht: Een overzicht van marktschattingen en fasen

Digital twin-technologie verandert het gezicht van de productie-industrie en verlaagt daarmee kosten, beheert activa en vermindert downtime door apparatuurfouten. De digitale tegenhanger van een fysiek object in industrieën speelt een vitale rol in industriële IoT. Deze technologie vergroot ook de mogelijkheden voor elk bedrijf wereldwijd. Digitale replica's gebruiken technologieën zoals virtuele realiteit door gebruik te maken van data en grafische modellering om een perfect virtueel model van elke apparatuur te creëren.

Functioneren van de digital twin-technologie:

In de huidige technologie verzamelen sensoren, vergezeld door de fysieke objecten in de fabriek, data en sturen deze naar de computergeneratieve replica, en hun communicatie verbetert uiteindelijk de prestaties van het fysieke object. De kers op de taart is dat de virtuele tegenhanger kan worden gecreëerd vóór de apparatuur fysiek in productie-eenheden wordt gebouwd.

Om het exacte virtuele deel van een specifiek fysiek product te maken, is het essentieel voor ingenieurs om data te verzamelen en te combineren uit talloze bronnen zoals productiestatistieken, informatie over de werking, en ook van analytics-software. Naast dit is er ook een vereiste voor AI-procedures die geïntegreerd worden in de computergeneratieve replica van specifieke apparatuur.

Digitale replica in de productie-eenheid wordt op verschillende niveaus gebruikt:

#1 Componentniveau:

Dit niveau van de Digital Twin benadrukt het cruciale enkele component in het hele productieproces. Het enige onderdeel dat het meest nodig is en waar het productieproces sterk van afhangt.

#2 Asset-niveau:

Digitale Replica op Asset-niveau ontwikkelt een digitale replica van een specifiek deel van de apparatuur die in de productiefase wordt gebruikt.

#3 Systeemniveau:

Wanneer fabrikanten de gehele productielijn willen verbeteren, wordt de systeemniveau digitale replica geïmplementeerd.

#4 Procesniveau:

Procesniveau kijkt naar de hele levenscyclus van een product. Beginnend bij product/procesontwerp en -ontwikkeling tot productie of fabricatie, tot distributie, en de manier waarop de eindgebruiker het product gebruikt. Wat resulteert in de ontwikkeling van huidige en toekomstige producten.

Gerelateerd bericht: 5 beste toepassingen van industriële IoT in transport

Digital twin concept ontwerpplan:

#1 Construeren:

Deze fase omvat het uitrusten van een fysiek object met diverse sensoren die inzicht meten van het fysieke object en ook zijn omgeving. De metingen zijn ingedeeld in 2 categorieën:

1. Operationele Metingen, die betrekking hebben op de fysieke prestaties van de apparatuur, zoals kleuruniformiteit, koppel, verplaatsing en treksterkte.
2. Externe data die de fysieke apparatuuroperaties beïnvloeden, zoals barometrische druk, omgevingstemperatuur en vochtigheidsniveau.

Deze metingen kunnen worden omgezet in beveiligde digitale berichten met behulp van encoders. Deze digitale berichten worden vervolgens overgedragen aan een digitale replica van de apparatuur.

#2 Communiceren:

Deze specifieke fase realiseert een realtime, naadloze, bidirectionele connectiviteit tussen de fysieke processen en het digitale platform. Netwerkconnectiviteit is een vitale factor om de virtuele tegenhanger van fysieke apparatuur te ondersteunen. Het omvat verder 3 elementen:

1. Edge processing:

   Deze interface verbindt sensoren met proceshistorici en verwerkt vervolgens data van de sensoren en geeft deze door aan het platform. Dit vertaalt proprietaire protocollen om de dataformaten begrijpelijk te maken en de netwerkcommunicatie te verminderen. Edge processing maakt netwerkcommunicatie sneller door de geïngeste data aan de endpoints te verwerken.

2. Communicatie-interface:

   De communicatie-interfaces helpen bij het overdragen van verwerkte data (informatie) van de sensorfunctie naar de integratiefunctie. Afhankelijk van de digital twin-configuratie kan de sensor, die het inzicht produceert, overal worden geplaatst: in een mijnbouwoperatie, in een huis, op een parkeerterrein, bijna op elke locatie.

3. Edge beveiliging:

   De introductie van nieuwe sensoren en communicatie brengt nieuwe beveiligingsrisico's met zich mee, die snel evolueren. De noodzaak van nieuwe oplossingen om digital twins veilig in te schakelen, zal nodig zijn naarmate IP-ingeschakelde activa in de loop van de tijd groeien. Het gebruik van firewalls, versleuteling, applicatiesleutels en apparaatcertificaten zijn de meest voorkomende beveiligingsbenaderingen.

#3 Aggregeren:

Data-aggregatie kan data-ingestie in een datawarehouse/repository ondersteunen, wat eenvoudig verwerkt en voorbereid kan worden voor analyse. Data-aggregatie en -verwerking kunnen zowel in de cloud als on-premises worden uitgevoerd.

#4 Analyseren:

Een andere fase die in actie komt, is het analyseren van de data. In deze fase wordt de volledige data grondig onderzocht en beoogd. Voornamelijk gebruiken data-analisten en wetenschappers geavanceerde analytics-platforms om inzichten te genereren uit de data, wat intelligente besluitvorming realiseert.

#5 Inzicht-fase:

Inzichten, gegenereerd uit de analytics, worden gepresenteerd op dashboards met visuele weergaven, die eventuele kleine verschillen in de prestaties van de fysieke wereld-analog en het digital twin-model in één of meer dimensies benadrukken. Het wijst de gebieden aan die mogelijk nader onderzocht moeten worden.

#6 Acteren:

Dit is waar u de actionable inzichten gebruikt, gegenereerd uit de vorige stap, en deze terugvoedt naar het fysieke activum. Inzichten passeren decoders, die de commando's decoderen, en worden in de actuatoren eingespeist, die verantwoordelijk zijn voor de controle en beweging van apparatuur. De inzichten kunnen ook worden bijgewerkt in de back-end systemen die supply chains besturen.

Hoe de hoeksteen te leggen met digital twin-technologie?

#1 Kansen identificeren:

Initiëel is het cruciaal om te envisioneren en de gebieden van een productie-eenheid te bepalen die de voordelen van digital twin-technologie kunnen oogsten. De behoefte en het juiste scenario kunnen verschillen voor elke productie-eenheid, maar zullen waarschijnlijk de volgende kenmerken hebben:

1. De fysieke apparatuur die u selecteert, moet een cruciale component van uw productieproces zijn om geld te investeren in het creëren van een virtuele tegenhanger.
2. Product – Procesgerelateerde problemen kunnen worden opgelost, wat potentiële waarde kan ontgrendelen voor het bedrijf of de klant.

Zodra u de kansen heeft ingeperkt, moet de kans verder worden geëvalueerd om factoren van het proces te herkennen die voordelen van de digital twin kunnen bieden.

#2 Het proces detecteren:

De volgende stap is het herkennen van de pilot digital twin-configuratie die de hoogst mogelijke waarde heeft en een hoge succesratio. U kunt organisatorische change management-factoren en operaties overwegen om de beste kandidaat voor de pilot te identificeren. Bedrijven kiezen vaak de verkeerde aanpak door diep in te gaan op het bouwen van een digital twin van hoog complexe apparatuur of een proces en kunnen uitdagingen tegenkomen. In plaats daarvan moeten ze zich richten op breed in plaats van diep: digital twin breed implementeren in de organisatie wat de meeste waarde en ondersteuning levert.

#3 Voor starters, smal beginnen:

Om de scope te beperken, kan de pilot een subset zijn van elke bedrijfsafdeling of producten. De beperkte scope moet ten minste waarde tonen aan het bedrijf. Terwijl u doorloopt bij het ontwikkelen van de pilot, moeten de implementers aanpasbaar zijn en een open mindset hebben. Een agnostisch ecosysteem zal aanpasbaarheid en integratie met de data toestaan en nieuwe partners of technologieën benutten.

Terwijl u agnostisch wilt zijn ten opzichte van data (gestructureerd en ongestructureerd) en eventuele databronnen (nieuwe sensoren of externe databronnen), hebt u een end-to-end oplossing nodig die schaalbaar genoeg is om de expansie te ondersteunen.

#4 De pilot uitbreiden:

Zodra de pilot succesvol is, kan deze verder worden geschaald. Nu moet u identificeren waar u de pilot kunt schalen en de voordelen kunt oogsten. U wilt misschien beginnen met het targeten van aangrenzende processen of processen die vergelijkbaar zijn en interconnecties hebben met de pilot. Leer van de fouten, gemaakt tijdens de pilotontwikkeling, en schaal het expeditieus.

En ja, vergeet niet de waarde die ontstaat door de adoptie van de digital twin te communiceren aan uw aandeelhouders en het grotere bedrijf.

#5 Evalueren:

Het monitoren en meten van deze oplossingen na implementatie laat u de waarde meten die de digital twin levert. U kunt iteratief wijzigingen aanbrengen in het toekomstige digital twin-proces en de uitkomsten observeren om de best mogelijke configuratie van de digital twin te identificeren.

Samenvattend:

Kortom, het kan worden geconcludeerd dat digital twin-technologie, een cutting-edge technologietrend, een vitale rol zal spelen in industriële IoT-toepassingsimplementaties. Deze nieuwe technologie zal ook helpen bij het leveren van verhoogde opbrengsten aan de industrie, afname van ongewilde overheadkosten die ontstaan door problemen in apparatuur en processen. Digital twin-technologietrend helpt ook bij het verminderen van onderhoudsuitgaven in grote mate. Bovendien verhoogt het ook de consistentie in de productielijn in een organisatie. Uiteindelijk verbetert deze technologietrend ook de klantenservice, wat het ultieme doel van industrieën is.

Als u uitkijkt naar een effectieve IoT end-to-end oplossing voor uw bedrijf, neem dan gerust contact met ons op, en we zullen u verder helpen bij het selecteren van de juiste oplossing per uw bedrijfsbehoeften.