Cyfryzacja procesów produkcyjnych postępuje w stałym tempie. Narzędzia do symulacji w rodzaju cyfrowych bliźnia-ków (czyli dokładnych kopii fizycznych maszyn/systemów w przestrzeni cybernetycznej) odgrywają w niej kluczową rolę. Jako niezbędny element inteligentnej fabryki oraz Internetu Rzeczy (IoT) są wykorzystywane na coraz większą skalę w środowiskach przemysłowych.
Cyfrowe bliźniaki stanowią dokładne, szczegółowe odwzorowanie 3D prawdziwych obiektów w rodzaju robotów lub maszyn. Z pomocą realistycznych symulacji producenci mogą testować, kontrolować i optymalizować technologie oraz całe procesy znacznie szybciej i taniej niż w świecie rzeczywistym. Modele symulacji podnoszą wydajność faz rozwoju i planowania oraz skracają czas wdrożenia produktów. Mogą również gwarantować bezproblemowe działanie całych zakładów produkcyjnych. Przedsiębiorstwa przemysłowe, które wcześniej wdrożyły podobne technologie, obecnie cieszą się znaczącymi przewagami konkurencyjnymi.
Rewolucja już się rozpoczęła
Firmy zajmujące się badaniami rynkowymi podkreślają ogromny potencjał, jaki w najbliższych latach będą miały projekty wykorzystujące urządzenia, maszyny lub całe fabryki działające w usieciowionym środowisku. Sondaż z 2018 r. przeprowadzony przez instytut analiz IT oraz badań rynkowych Gartner wskazuje, że 48% firm, które już teraz wykorzystują rozwiązania z zakresu IoT, przyznaje się do stosowania cyfrowych bliźniaków lub planuje ich wdrożenie.
Firma TechSci Research także przewiduje silny wzrost popytu rynkowego na cyfrowe bliźniaki. Do roku 2020 sektor ten ma osiągnąć wartość 13,9 mld dolarów. Czołowi gracze na tym polu, wśród nich światowi potentaci: General Electric, IBM, Microsoft, Oracle, PTC, Ansys, Dassault Syste`mes, Siemens, Bosch Software Innovation oraz SAP, prezentowali swoje rozwiązania na niedawno zakończonych targach FachPack w Norymberdze.
Wszechstronne zastosowanie cyfrowych bliźniaków
W przyszłości producenci maszyn oraz zakłady przemysłowe będą wykorzystywać cyfrowe bliźniaki przez cały okres eksploatacji urządzeń poczynając od fazy rozwoju, a także w przypadku konieczności ich adaptacji do nowych potrzeb. W praktyce już w momencie programowania cyfrowych bliźniaków na potrzeby produkcji maszyn czy działalności zakładu wszystkie istotne elementy są zapisywane w specjalnym programie komputerowym. Cyfrowe bliźniaki mogą symulować nie tylko pojedyncze urządzenia, lecz także kompletne procesy produkcyjne, z uwzględnieniem sterowników, maszyn oraz zakładów przemysłowych. Mogą one również w całości mapować inteligentne fabryki i odwzorowywać ich działanie w warunkach wirtualnej rzeczywistości. W pełni funkcjonalne symulacje na poziomie platformy oprogramowania oszczędzają firmom czas i pieniądze, ponieważ są w stanie wykrywać błędy na etapie projektowania, na długo przed wykonaniem fizycznego prototypu lub maszyny w świecie rzeczywistym.
Optymalizacja procesów konserwacji i napraw
Cyfrowe bliźniaki zapewniają również nowe możliwości w zakresie konserwacji i napraw, czym istotnie przyczyniają się do stałego zachowywania optymalnego poziomu wydajności w działalności maszyn i całych zakładów przemysłowych. Czasy przestojów oraz powiązane z nimi straty wydajności generują określone koszty, wymuszając konieczność szybkiego przeprowadzania napraw. Posiadanie cyfrowych bliźniaków pozwala na kodowanie i gromadzenie danych w chmurach, dzięki czemu technicy serwisu – dla przykładu – są w stanie szybko dotrzeć do informacji nt. maszyn i zidentyfikować oraz rozwiązywać problemy z pomocą usług zdalnej konserwacji. Kolejnym elementem jest możliwość wyświetlenia wszystkich procesów w postaci cyfrowej mapy na komputerze, tablecie, a nawet z wykorzystaniem gogli VR.
W oparciu o wyświetlane informacje dotyczące maszyn technicy natychmiast wiedzą, które części są odpowiedzialne za defekt całości. Następnie mogą błyskawicznie rozwiązać problem lub wysłać do użytkownika niezbędne części zamienne. W optymalnym scenariuszu całkowicie wyklucza to konieczność ekspediowania do klienta zespołu obsługi technicznej i konserwacji. A także umożliwia symulację wszelkich niezbędnych usprawnień i modernizacji, bez konieczności wdrażania działań zagrażających ciągłości produkcji w świecie rzeczywistym.
Niezbędna współpraca interdyscyplinarna
Z drugiej strony w celu zagwarantowania niezawodnego networkingu oraz optymalnego wykorzystania cyfrowych bliźniaków konieczne jest stosowanie zestandaryzowanych interfejsów, formatów danych oraz infrastruktury. Zdaniem firmy analitycznej Deloitte dla stworzenia tego optymalnego środowiska niezbędne staje się wykorzystywanie kontenerów danych oraz zaawansowanych systemów zarządzania nimi, działających w roli nadrzędnej platformy, oraz wymiany danych typu koniec-koniec. Badacze rynku są zgodni, że wszyscy uczestnicy zaangażowani w ten proces muszą podporządkować swoje silosy (repozytoria) danych takiej nadrzędnej platformie i jest to podstawowy wymóg niezbędny do wdrożenia cyfrowych bliźniaków. Jednocześnie postrzegają ten wymóg jako główną przeszkodę w osiągnięciu sukcesu, możliwą do przezwyciężenia jedynie wówczas, gdy funkcje zarządzania danymi obsługuje i koordynuje neutralny podmiot. To zaś wymaga kompromisów między dostawcami oraz szerokiej akceptacji po stronie wszystkich uczestników projektu.
Nagrodą za wspomniane wysiłki staje się ich wspólny zysk. Nieustanny monitoring maszyn umożliwia dopasowanie optymalnych parametrów operacyjnych, a tym samym gwarantuje uzyskanie większej wydajności produkcji. Na podniesienie jakości produktu wpływa również wszechstronna i stała kontrola zapewniająca zachowanie jej stałego poziomu. Inną korzyścią jest możliwość redukcji ryzyka zapewniana przez prowadzenie profilaktycznej konserwacji. Duża dostępność danych, w połączeniu z funkcjami analitycznymi, pomaga firmom w identyfikacji oraz wykorzystaniu potencjału rozwojowego. Użytkownicy mogą reagować znacznie elastyczniej i zagwarantować jeszcze większą przejrzystość swych procesów produkcyjnych.
Na podstawie informacji targów FachPack opracował
Alfa-Print Sp. z o.o.
ul. Świętokrzyska 14A
00-050 Warszawa
