Industriële IoT Revolutie door Digitale Tweeling Integratie

De Industrial Internet of Things (IIoT) gebruikt intelligente sensoren en actuatoren die monitoren, verzamelen, analyseren en data delen. IIoT, samen met Industrie 4.0, heeft het gebruik van slimme machines verhoogd die sensoren gebruiken om processen te automatiseren en efficiëntie te verhogen door menselijke tussenkomst te reduceren. De enorme hoeveelheid data die door deze sensoren wordt gegenereerd, wordt gebruikt om cruciale inzichten in industriële processen te verkrijgen. Verschillende AI/ML-gebaseerde modellen worden op deze data getraind en de output van deze modellen bestaat uit upgrades en veranderingen die aan het systeem kunnen worden aangebracht om de efficiëntie te verbeteren. De implementatie van deze upgrades en veranderingen in het daadwerkelijke systeem omvat het risico van falen of schade aan missie-kritieke systemen en processen. Falen van missie-kritieke systemen kan veel schade veroorzaken aan zowel de industrie als het grote publiek. Essentiële diensten zoals transmissiesystemen kunnen niet direct geüpgraded of gewijzigd worden zonder zekerheid dat de verandering het systeem niet zal laten instorten. Hier stapt Digital Twin in om industrieën te helpen deze veranderingen op een veiliger en efficiëntere manier te implementeren.

Een Digital Twin kan worden begrepen als een proxy voor het fysieke systeem in een digitale wereld. Het is een digitale replica van de activa die een specifieke industrie bezit. De link die het fysieke kenmerk verbindt met het digitale heet de digitale draad. De data verzameld van verschillende sensoren en actuatoren in de industriële opstelling wordt gebruikt om een digitale replica te bouwen, wat de gebruiker toegang geeft tot de structuur, context en gedrag van het fysieke activum. De verleden en huidige toestand van het systeem kunnen worden geobserveerd en op basis daarvan kan het toekomstige gedrag worden voorspeld als upgrades of veranderingen worden aangebracht. Dit bespaart niet alleen tijd en geld, maar voorkomt ook schade aan de daadwerkelijke systemen. Digitale tweelingen maken continue procesverbeteringen, ontwerpverbeteringen, efficiënte operaties, predictief onderhoud en conditionele toestanden van machines mogelijk.

Hoe Digital Twin Industrieën Transformeert

Industrie 4.0 gaat over automatisering en digitalisering door snellere verzameling, verwerking en beheer van data. Edge-sensoren vervangen conventionele sensortechnologie om snellere verwerking en snellere datadeeling te faciliteren. Technologieën als 5G komen langzaam op gang om de overdrachtssnelheid en connectiviteit tussen verschillende knooppunten te verbeteren. Het integreren van dergelijke technologieën heeft nog steeds verschillende uitdagingen zoals hoge investeringskosten, compatibiliteit van sensoren, databeveiliging en schaalbaarheid. Deze uitdagingen maken het moeilijk voor bedrijfseigenaren om grote bedragen in digitalisering te investeren.

Een meerderheid van de bovenstaande tekortkomingen wordt opgelost door Digital Twin technologie. Een bestaande fysieke opstelling wordt omgezet in een digitale vorm die verbonden is met de real-world machine via de digitale draad. Met behulp van AI/ML-modellen kan het complete functioneren van de machine in een digitale vorm worden afgebeeld door data van sensoren, eerdere statistieken en open-source data op te nemen. Deze proxy-machine wordt gebruikt om te voorspellen hoe de daadwerkelijke machine zou reageren wanneer veranderingen worden aangebracht. Daarom worden experimenten in de virtuele wereld uitgevoerd om nieuwere technologieën zoals edge-sensoren en 5G-compatibiliteit te integreren, en alleen de beste oplossing wordt in de echte wereld geïmplementeerd. Het complete proces bespaart tijd, kosten en creëert ook een digitale kopie van de machine die verder kan worden gebruikt voor digitalisering.

Digitale tweelingen worden in diverse industrieën gebruikt, waaronder productie, energie, transport en bouw. Verschillende fabrikanten en dienstverleners gebruiken digital-twin om een proxy te bouwen van vliegtuigmotoren, locomotieven, offshore platforms en windturbines. Bedrijven in deze sectoren investeren in digitale tweelingen om de operatie en het onderhoud van deze producten te optimaliseren.

Digitale tweelingen bieden industrieën uitzonderlijke waarde in drie kerngebieden. Het eerste is verbeteringen in het productieproces te drijven. Van prototyping en ontwerpen tot het fysiek produceren van het product, kunnen bedrijven continu de daadwerkelijke en verwachte output monitoren en veranderingen aanbrengen om een nabij perfect product te maken. Productie-operaties kunnen worden geoptimaliseerd door lijnstoringen te voorspellen en de noodzakelijke stappen te ondernemen om het vereiste doel te bereiken.

Het tweede gebied is preventief onderhoud, waar de digitale tweeling gebruikt kan worden om historische data te analyseren en real-time inputs van het daadwerkelijke systeem op te nemen om storingen te voorspellen en preventief onderhoud voor te stellen om storingen te voorkomen. Technici kunnen op afstand analyseren en preventieve aanpassingen maken, en wanneer fysieke aanpassingen vereist zijn, kunnen technici op afstand analyseren en onderdelen van tevoren bestellen om tijd te besparen.

Het derde gebied is het ontwikkelen van nieuwe producten en het betreden van nieuwe markten op basis van het gebruik van bestaande producten en diensten door klanten. Digitale tweelingen helpen inzicht te geven in hoe producten worden gebruikt door klanten en welke veranderingen in nieuw productontwerp en productie gemaakt kunnen of moeten worden om marktpenetratie te verbeteren, nieuwe markten te winnen en klanttevredenheid te verhogen. Dit kan de bedragen die bedrijven uitgeven aan marktonderzoek en klantfeedback aanzienlijk reduceren.

Wat de Toekomst Houdt voor Digital Twin en IoT

Het digitaal tweelingen van een vliegtuigmotor of een complexe machine van een productie-eenheid is niet het einde, maar net de start van de revolutie die de technologie teweegbrengt. Voortgang in Edge computing en krachtige edge-apparaten die in industrieën worden geïmplementeerd en verbonden door geavanceerde netwerksystemen zoals privé 5G, kunnen interconnections van digitale tweelingen mogelijk maken. Het resultaat zou een complete keten van verbonden apparatuur zijn die een digitale fabriek vormt.

Bijvoorbeeld, Singapore heeft een complete digitale tweeling van de stad gemaakt om verkeer, vervuiling, klimaat en stadsindeling te volgen, zodat stadsbeheerders toegankelijkheidsopties kunnen testen, de potentiële impact van nieuwe bouw kunnen zien, noodsituaties kunnen managen en de stadsgezondheid kunnen monitoren. Tegelijkertijd maken dokters patiënt-specifieke Digitale Tweelingen van longen om beslissingen over ventilatorgebruik te helpen bij het behandelen van COVID-19 patiënten.

Hoewel nog een opkomende technologie, is er geen twijfel dat Digitale tweelingen de toekomst zijn. Ze hebben oneindige toepassingen over afdelingen operaties, onderhoud, financiën, verkoop en marketing om toegang te krijgen tot een geünificeerde bron van real-world data voor het voorspellen van onderhoud, verbeteren van ontwerp, begrijpen van gebruik en aanpassen van prijzen.