6 glavnih primjena digitalnih blizanaca

Mnoge inicijative za digitalnu transformaciju uključuju stvaranje digitalnih replika fizičkih dobara (digitalnih blizanaca). Koncept digitalnog blizanca model je virtualizacije koji replicira ponašanje postojeće ili potencijalne imovine, sustava ili više sustava u stvarnom svijetu. Prema izvješću o tržištu digitalnih blizanaca 2023. – 2027. (Digital Twin Market Report 2023-2027) Tržište softvera digitalnih blizanaca IoT Analytics poraslo je za čak 71% u posljednje dvije godine (2020. i 2022.) što ukazuje na snažno prihvaćanje digitalni blizanac strategije u 29% proizvodnih tvrtki u svijetu, a dodatnih 63% tvrtki razvija ili je pri kraju definiranja svoje digitalni blizanac strategije. IoT Analytics uočava šest glavnih aplikacija digitalnih blizanaca: predviđanje sustava, simulacija sustava, interoperabilnost imovine, održavanje, vizualizacija sustava i simulacija proizvoda.

Korijeni digitalnih blizanaca sežu još u vrijeme NASA-inog programa Apollo 1970. godine. Tada je to, naravno, uz daleko slabiju informatičku podršku bio sasvim drugačiji koncept i potpuno drugačije namjene. Oživljavanje interesa za digitalnu blizinu donijela je Industrija 4.0.

IoT Analytics je klasificirao šest klastera aktivnosti odnosno aplikacija digitalnih blizanaca.

Predviđanje sustava

30% analiziranih projekata digitalnih blizanaca smatra se digitalnim blizancima za predviđanje sustava, pri čemu se digitalni blizanci koriste za predviđanje cijelih sustava (kao što je dio ili cjelina tvornice, zgrade, vjetroelektrane ili grada) tijekom njegove “operacije” ” ili “optimizirati” fazu životnog ciklusa.

Takvi digitalni blizanci usmjereni su na predviđanje ponašanja i budućeg stanja fizičkog sustava korištenjem postojećih podataka i relevantnih zapisa o povijesti rada. U srži prediktivnih digitalnih blizanaca su prediktivni modeli koji se koriste za predviđanje budućih ishoda.

Simulacije sustava

28% analiziranih projekata digitalnih blizanaca smatra se digitalnim blizancima za simulaciju sustava, gdje se sustav simulirao tijekom faze njegovog životnog ciklusa “izgradnja”, “rad” ili “optimiziranje”.

Simulacija cijelih (složenih) sustava omogućuje inženjerima da testiraju scenarije “što ako” u velikom okruženju s mnogo više međusobno povezanih varijabli koje igraju ulogu nego u simulacijama na razini proizvoda. Primjeri uključuju tvorničke simulacije prije otvaranja ili značajnih promjena, simulaciju željezničke mreže ili simulaciju prometa. Jedna od ključnih prednosti takvih simulacija sustava je smanjenje troškova testiranja korištenih ključnih sredstava, operativnih parametara sustava i drugih važnih varijabli prije uvođenja promjena.

Interoperabilnost imovine

24% analiziranih projekata digitalnih blizanaca smatra se digitalnim blizancima za interoperabilnost sredstava, pri čemu digitalni blizanci pojednostavljuju uobičajene formate podataka i omogućuju standardizirani ulaz/izlaz podataka tijekom faze životnog ciklusa “operacije” ili “optimizacije”.

Blizanci interoperabilnosti imovine omogućuju izvlačenje podataka iz imovine u stvarnom vremenu duž različitih dimenzija, uključujući značajke imovine, karakteristike, svojstva, statuse, parametre, podatke mjerenja i mogućnosti. Iako je interoperabilnost imovine temeljni cilj svakog projekta digitalnog blizanca, glavna ideja pri implementaciji specifičnog blizanca interoperabilnosti imovine je razviti standardizirani način za rješavanje imovine i sposobnost brže integracije novih sredstava u cjelokupni sustav.

Održavanje

21% analiziranih projekata digitalnih blizanaca smatra se digitalnim blizancima za održavanje, gdje je glavna svrha digitalnog blizanca pomoć (sustavu) tijekom faze “održavanja” životnog ciklusa, često uključujući neki oblik “predviđanja”.

Digitalni blizanci koji opskrbljuju fazu životnog ciklusa održavanja uglavnom su usmjereni na osiguranje operativne učinkovitosti sustava, npr. pomoću osobine za održavanje tijekom naručenih zastoja ili zadataka popravka pružajući im detaljne informacije o fizičkoj imovini ili sustavu. Digitalni blizanci za održavanje također omogućuju slučajeve upotrebe prediktivnog održavanja koji imaju za cilj potpuno spriječiti kvarove imovine, čime se izbjegavaju skupi zastoji.

Vizualizaciju sustava

20% analiziranih projekata digitalnih blizanaca smatra se digitalnim blizancima za vizualizaciju sustava, gdje se digitalni blizanac koristi za vizualizaciju sustava tijekom njegove faze životnog ciklusa “rad”.

Među najčešćim vrstama vizualizacije koje se koriste su 3D vizualni elementi (često korištenjem CAD crteža) koji pomažu u stvaranju bolje transparentnosti, npr. o trenutnim uvjetima rada sustava.

Simulacija proizvoda

9% analiziranih projekata digitalnih blizanaca smatra se digitalnim blizancima za simulaciju proizvoda, gdje se (budući) proizvod simulira tijekom faze životnog ciklusa “dizajniranja” ili “izrade”.

Digitalni blizanci igraju ključnu ulogu u razvoju novih i poboljšanih proizvoda. Ključni slučaj upotrebe je simulacija različitih dizajna potencijalnog budućeg proizvoda prije njegove izrade, čime se eliminira potreba za izgradnjom skupa prototipova i omogućuje brzo testiranje tisuća (u nekim slučajevima milijuna) varijanti proizvoda. Digitalni blizanci simulacije proizvoda često se nalaze u softveru za računalno potpomognuto inženjerstvo (CAE) ili su s njim usko povezani, a ponekad i u softveru za računalno potpomognuto projektiranje (CAD). Tipične vrste simulacije uključuju dinamiku fluida, mehaničku izvedbu ili kompatibilnost elektromagnetizma.