Aby cyfrowy bli\u017aniak m\u00f3g\u0142 spe\u0142nia\u0107 swoj\u0105 funkcj\u0119, konieczne jest po\u0142\u0105czenie czterech kluczowych komponent\u00f3w: wirtualnego modelu obiektu, danych, po\u0142\u0105czenia z rzeczywistym obiektem oraz mo\u017cliwo\u015bci monitorowania zachowania tego ostatniego.<\/p>\n\n\n\n
Pierwszy element, czyli stworzenie modelu 3D, wymaga wykonania skanu laserowego obiektu, zbudowania modelu w oparciu o dokumentacj\u0119 albo wykorzystania, b\u0105d\u017a przystosowania, gotowego modelu 3D, dostarczonego przez producenta maszyny czy linii.<\/p>\n\n\n\n
Drugi element to dane, czyli inaczej model matematyczny, pozwalaj\u0105cy na odwzorowanie zachowania danego obiektu. Stworzenie takiego modelu wymaga informacji dotycz\u0105cych parametr\u00f3w pracy, w\u0142a\u015bciwo\u015bci fizycznych, charakterystyki zachowania. Je\u015bli wprowadzimy poprawne dane, oprogramowanie b\u0119dzie na ich podstawie mog\u0142o wyliczy\u0107 czas cyklu pracy urz\u0105dzenia lub procesu, tworz\u0105c ich dynamiczny obraz.<\/p>\n\n\n\n
Trzeci element to \u0142\u0105czno\u015b\u0107 i przep\u0142yw informacji pomi\u0119dzy obiektem wirtualnym a rzeczywistym. Przyk\u0142adowo, je\u015bli mamy turbin\u0119 wiatrow\u0105, czujniki, kt\u00f3re si\u0119 na niej znajduj\u0105, przesy\u0142aj\u0105 do cyfrowego bli\u017aniaka informacje o pr\u0119dko\u015bci wirnika, zmianach kierunku wiatru i zmianach zachowania systemu w r\u00f3\u017cnych warunkach pogodowych. Bli\u017aniak aktualizuje te dane i pozwala przeprowadza\u0107 rozmaite testy, daj\u0105c dzi\u0119ki temu mo\u017cliwo\u015b\u0107 sprawdzenia pewnych rozwi\u0105za\u0144, zanim zostan\u0105 one zaimplementowane w rzeczywistym obiekcie. W ten spos\u00f3b mo\u017cna zminimalizowa\u0107 konsekwencje ewentualnych b\u0142\u0119d\u00f3w. Dost\u0119p do danych z rzeczywistego obiektu pozwala te\u017c na korygowanie modelu matematycznego.<\/p>\n\n\n\n
Czwarty element, mocno powi\u0105zany z poprzednim, to mo\u017cliwo\u015b\u0107 monitorowania pracy realnego obiektu, wychwytywania nieprawid\u0142owo\u015bci i szybkiego interweniowania, gdy jest to konieczne. Tu cz\u0119sto cyfrowy bli\u017aniak sprz\u0119gany jest z systemami control room<\/em>, kt\u00f3re daj\u0105 mo\u017cliwo\u015b\u0107 plastycznego zwizualizowania monitorowanych proces\u00f3w.<\/p>\n\n\n\n Integracja tych czterech element\u00f3w sprawia, \u017ce cyfrowy bli\u017aniak staje si\u0119 narz\u0119dziem pozwalaj\u0105cym w niespotykany dot\u0105d spos\u00f3b optymalizowa\u0107 prac\u0119 rozmaitych urz\u0105dze\u0144. Przyk\u0142adowo w procesie produkcji pomaga redukowa\u0107 koszty i w efektywny spos\u00f3b zarz\u0105dza\u0107 poszczeg\u00f3lnymi maszynami, zak\u0142adami produkcyjnymi czy ca\u0142ym przedsi\u0119biorstwem.<\/p>\n\n\n\n Idea cyfrowego bli\u017aniaka, niezwykle gor\u0105ca, nie jest jednak nowa. Ju\u017c od pewnego czasu jest obecna w takich dziedzinach jak np. aeronautyka czy astronautyka. U\u017cywane od lat symulatory lotu, na kt\u00f3rych piloci odbywaj\u0105 szkolenia, to w gruncie rzeczy cyfrowe bli\u017aniaki rzeczywistych maszyn, maj\u0105ce t\u0119 zalet\u0119, \u017ce w sytuacji, gdy ryzykowne powietrzne akrobacje ko\u0144cz\u0105 si\u0119 kraks\u0105, nie ma ofiar w ludziach, a sprz\u0119t nie zostaje zniszczony. Podobne symulatory wykorzystuje te\u017c ameryka\u0144ska agencja kosmiczna NASA przy planowaniu r\u00f3\u017cnego rodzaju misji kosmicznych, testowaniu rakiet, prom\u00f3w, \u0142azik\u00f3w i innych urz\u0105dze\u0144, kt\u00f3re maj\u0105 sprawdzi\u0107 si\u0119 w trudnych warunkach.<\/p>\n\n\n\n Koncepcja cyfrowego bli\u017aniaka w kontek\u015bcie produkcyjnym r\u00f3wnie\u017c nie nale\u017cy do najnowszych. W 2002 roku poj\u0119cie to stworzy\u0142 Michael Grieves, pracuj\u0105cy w\u00f3wczas jako profesor na University of Michigan, i og\u0142osi\u0142 podczas jednej z bran\u017cowych konferencji. Grieves zaproponowa\u0142, by cyfrowy bli\u017aniak by\u0142 logicznym uzupe\u0142nieniem rozwi\u0105za\u0144 PLM (Product Lifecycle Management<\/em>), a wi\u0119c system\u00f3w pozwalaj\u0105cych zarz\u0105dza\u0107 cyklem \u017cycia produktu. Poniewa\u017c funkcja cyfrowego bli\u017aniaka dotyczy dw\u00f3ch zasadniczych etap\u00f3w tego cyklu \u2013 etapu projektu i etapu wdro\u017cenia \u2013 mamy dwa zasadnicze typy cyfrowych bli\u017aniak\u00f3w:<\/p>\n\n\n\n Przez d\u0142ugie lata idea cyfrowego bli\u017aniaka by\u0142a jedynie konceptem, trudnym do zrealizowania ze wzgl\u0119du na przeszkody techniczne. Dzisiaj, dzi\u0119ki rozwojowi rozmaitych technik komunikacyjnych, przemys\u0142owemu internetowi rzeczy pozwalaj\u0105cemu zbiera\u0107 dane w niespotykanej dot\u0105d skali i z nieznan\u0105 dot\u0105d precyzj\u0105, ale tak\u017ce ze wzgl\u0119du na rosn\u0105ce zapotrzebowanie klient\u00f3w na spersonalizowane produkty, dopasowane do ich potrzeb, cyfrowe bli\u017aniaki w obu ods\u0142onach staj\u0105 si\u0119 coraz bardziej popularne i potrzebne.<\/p>\n\n\n\n Cyfrowy bli\u017aniak w kontek\u015bcie produkcyjnym jest integralnym elementem czwartej rewolucji przemys\u0142owej. Jest przejawem trendu polegaj\u0105cego na wirtualizacji i symulacji proces\u00f3w i obiekt\u00f3w, kt\u00f3ry jest jednym z sze\u015bciu filar\u00f3w Przemys\u0142u 4.0. Pozosta\u0142e to modu\u0142owo\u015b\u0107, interoperacyjno\u015b\u0107, decentralizacja, zdolno\u015bci zarz\u0105dcze w czasie rzeczywistym i orientacja na us\u0142ugi. Dlatego na rosn\u0105ce znaczenie cyfrowego bli\u017aniaka od niedawna wskazuj\u0105 najwi\u0119ksze na \u015bwiecie firmy konsultingowe, badawcze czy technologiczne, takie jak Gartner czy Accenture. <\/p>\n\n\n McKinsey & Company przewiduje, \u017ce do 2025 roku rynek cyfrowych bli\u017aniak\u00f3w osi\u0105gnie warto\u015b\u0107 7 miliard\u00f3w euro, z roczn\u0105 stop\u0105 wzrostu na poziomie 30-45%.<\/p>\n\n\n\n Co to jednak oznacza w praktyce dla przedsi\u0119biorc\u00f3w, kt\u00f3rzy zdecyduj\u0105 si\u0119 na implementacj\u0119 cyfrowych bli\u017aniak\u00f3w w swoich fabrykach? Z prognoz r\u00f3wnie\u017c przygotowanych przez McKinsey & Company wynika, \u017ce cyfrowe bli\u017aniaki mog\u0105 przyczyni\u0107 si\u0119 do wzrostu przychod\u00f3w firm produkcyjnych na poziomie nawet 10%, przyspiesz\u0105 czas potrzebny na wprowadzenie produktu na rynek o oko\u0142o 50% i przyczyni\u0105 si\u0119 do poprawy jako\u015bci o oko\u0142o 25%.<\/p>\n\n\n\n Pierwsze organizacje, kt\u00f3re postawi\u0142y na technologi\u0119 cyfrowego bli\u017aniaka, ju\u017c odnosz\u0105 wymierne korzy\u015bci. Firma Evonik o 10-5% zredukowa\u0142a nak\u0142ady na prace projektowe. Firma BP w Angoli zaoszcz\u0119dzi\u0142a 135 mln dolar\u00f3w na pracach in\u017cynieryjnych, a tak\u017ce 32 miliony dolar\u00f3w dzi\u0119ki usprawnieniu przep\u0142ywu informacji i poprawie jako\u015bci danych. Chevron dzi\u0119ki cyfrowym bli\u017aniakom jest w stanie wyszukiwa\u0107 dane dotycz\u0105ce produkcji, utrzymania ruchu, wiarygodno\u015bci i bezpiecze\u0144stwa w mniej ni\u017c 3 minuty. Firma PDO z Omanu dzi\u0119ki cyfrowym bli\u017aniakom zredukowa\u0142a o 5% czas pracownik\u00f3w przeznaczany na poszukiwanie informacji, co jest r\u00f3wnowarto\u015bci\u0105 10 tys. dni roboczych, a tym samym ekwiwalentem zatrudnienia 50 dodatkowych, wykwalifikowanych pracownik\u00f3w. Unilever wsp\u00f3lnie z Accenture stworzy\u0142 cyfrowego bli\u017aniaka jednej z fabryk. Testy prowadzone z jego wykorzystaniem, polegaj\u0105ce na zmianie pewnych parametr\u00f3w procesu produkcji, pozwoli\u0142y dostroi\u0107 fabryk\u0119 w taki spos\u00f3b, by pob\u00f3r energii by\u0142 minimalny, a produktywno\u015b\u0107 maksymalna. Modelowanie zu\u017cycia surowc\u00f3w naturalnych oraz p\u00f3\u0142produkt\u00f3w przy r\u00f3\u017cnych scenariuszach pracy fabryki, to jedne z wa\u017cniejszych korzy\u015bci zwi\u0105zane z implementacj\u0105 rozwi\u0105za\u0144 typu digital twin.<\/em><\/p>\n\n\n\n W kontek\u015bcie produkcyjnym, korzy\u015bci mog\u0105 polega\u0107 tak\u017ce na skr\u00f3ceniu czasu potrzebnego na nauczenie robota sekwencji ruch\u00f3w, koniecznych do wykonywania konkretnych czynno\u015bci np. spawania. Je\u015bli trening odbywa si\u0119 w \u015bwiecie wirtualnym, czas uczenia robota mo\u017cna skr\u00f3ci\u0107 o 80-90%. <\/p>\n\n\n\n Doskonale sprawdza si\u0119 r\u00f3wnie\u017c wykorzystanie cyfrowego bli\u017aniaka w po\u0142\u0105czeniu z technologi\u0105 rozszerzonej rzeczywisto\u015bci, nak\u0142adaj\u0105cej wirtualne obrazy na realne obiekty, czyli de facto \u0142\u0105cz\u0105ce obrazy obu bli\u017aniak\u00f3w \u2013 cyfrowego i realnego. Na przyk\u0142ad zak\u0142adaj\u0105c okulary poszerzonej rzeczywisto\u015bci i spogl\u0105daj\u0105c na pras\u0119 w hali fabrycznej, uzyskamy dodatkowe informacje dotycz\u0105ce cho\u0107by przezbrojenia maszyny, zamontowania nowego narz\u0119dzia czy te\u017c tego, gdzie i pod jakim k\u0105tem poda\u0107 surowiec.<\/p>\n\n\n\n Poszerzona rzeczywisto\u015b\u0107 sprz\u0119\u017cona z cyfrowym bli\u017aniakiem sprawdza si\u0119 tak\u017ce je\u015bli chodzi o prace utrzymaniowe. Zazwyczaj dokumentacja techniczna dotycz\u0105ca np. linii produkcyjnych, to kilkusetstronicowy dokument. Je\u015bli jednak istnieje cyfrowy bli\u017aniak takiej linii, to w sytuacji awaryjnej albo gdy trzeba sprawdzi\u0107 instalacj\u0119, odpowiedzialny za jej utrzymanie in\u017cynier zak\u0142ada okulary poszerzonej rzeczywisto\u015bci i patrz\u0105c na konkretne maszyny widzi miejsca, gdzie potencjalnie mog\u0142o doj\u015b\u0107 do usterek, albo takie elementy, kt\u00f3re wymagaj\u0105 konserwacji.<\/p>\n\n\n\n Wykorzystanie sztucznej inteligencji sprawia, \u017ce utrzymanie staje si\u0119 jeszcze \u0142atwiejsze, bo w ramach analiz prowadzonych na cyfrowym bli\u017aniaku mo\u017cna przewidywa\u0107, kiedy konkretne uk\u0142ady mog\u0105 ulec awarii i z wyprzedzeniem wymienia\u0107 kluczowe elementy. Tego rodzaju predictive maintenance (czyli predykcyjne utrzymanie ruchu) jest coraz \u0142atwiejsze dzi\u0119ki masowemu wykorzystywaniu rozwi\u0105za\u0144 z obszaru przemys\u0142owego internetu rzeczy. Oczujnikowanie przestrzeni produkcyjnej sprawia, \u017ce ilo\u015b\u0107 danych do analiz ro\u015bnie. Dotyczy to nawet sprz\u0119tu w ma\u0142ym stopniu scyfryzowanego. Na przyk\u0142ad, je\u015bli na obudowie maszyny montujemy czujniki rejestruj\u0105ce poziom wibracji i zmiany temperatury, to por\u00f3wnuj\u0105c dane bie\u017c\u0105ce z historycznymi, mo\u017cemy wykrywa\u0107 wszelkie anomalie, mog\u0105ce sygnalizowa\u0107 nadchodz\u0105c\u0105 awari\u0119.<\/p>\n\n\n\n Przewidywa\u0107 mo\u017cna zreszt\u0105 nie tylko awarie o charakterze technicznym, ale te\u017c problemy procesowe. Pomaga w tym integracja z cyfrowym bli\u017aniakiem r\u00f3\u017cnych system\u00f3w danych, np. systemu efektywno\u015bci energetycznej, MES, APS, ale tak\u017ce BMS (system zarz\u0105dzania budynkami), czy FMS (Facility Management System<\/em>), a nawet sprzeda\u017cy czy e-commerce. Dzi\u0119ki tym ostatnim mo\u017cemy mie\u0107 np. bie\u017c\u0105ce informacje na temat ilo\u015bci zg\u0142osze\u0144 gwarancyjnych i zwrot\u00f3w produkt\u00f3w, kt\u00f3re to parametry mo\u017cna zmniejszy\u0107, modyfikuj\u0105c lini\u0119 produkcyjn\u0105.<\/p>\n\n\n Je\u015bli chodzi wykorzystanie cyfrowych bli\u017aniak\u00f3w do projektowania, tu r\u00f3wnie\u017c wida\u0107 wiele szans. Si\u0142y powietrzne Stan\u00f3w Zjednoczonych US Air Force wykorzystuj\u0105c cyfrowe bli\u017aniaki do tworzenia prototyp\u00f3w i testowania nowych samolot\u00f3w, skr\u00f3ci\u0142y czas pracy nad nimi do nieco ponad roku. Wcze\u015bniej na ich opracowanie i przetestowanie potrzeba by\u0142o dekad.<\/p>\n\n\n\n Jeden z producent\u00f3w cz\u0119\u015bci motoryzacyjnych wykorzysta\u0142 technologi\u0119 cyfrowego bli\u017aniaka do stworzenia konfiguratora pozwalaj\u0105cego projektowa\u0107 cz\u0119\u015bci z uwzgl\u0119dnieniem potrzeb r\u00f3\u017cnych grup interesariuszy: klient\u00f3w, dzia\u0142u finansowego, in\u017cynier\u00f3w czy dzia\u0142u sprzeda\u017cy. Konfigurator pozwala modyfikowa\u0107 rozmaite parametry produktu i sprawdza\u0107, w jaki spos\u00f3b ka\u017cda z takich modyfikacji wp\u0142ywa na dopasowanie produktu do potrzeb klient\u00f3w, jego ostateczn\u0105 cen\u0119, a tak\u017ce techniczn\u0105 trudno\u015b\u0107 wykonania. Pomaga te\u017c wyznaczy\u0107 najbardziej kompromisow\u0105 opcj\u0119, kt\u00f3ra umo\u017cliwia stworzenie produktu zadowalaj\u0105cej jako\u015bci, relatywnie niedrogiego i \u0142atwego w produkcji. Wykorzystanie konfiguratora pozwoli\u0142o o 20% skr\u00f3ci\u0107 czas potrzebny na osi\u0105gni\u0119cie zgody r\u00f3\u017cnych interesariuszy co do koniecznych zmian projektowych. Umo\u017cliwi\u0142o te\u017c alokacj\u0119 5-15% \u015brodk\u00f3w na produkcj\u0119 cz\u0119\u015bci i przeznaczenie ich na wyposa\u017cenie produktu w te cechy, na kt\u00f3rych najbardziej zale\u017cy klientom.<\/p>\n\n\n\n Tak\u017ce tw\u00f3rcy autonomicznych pojazd\u00f3w coraz cz\u0119\u015bciej testuj\u0105 je w \u015bwiecie wirtualnym, co pozwala unikn\u0105\u0107 sytuacji zagro\u017cenia dla uczestnik\u00f3w ruchu.<\/p>\n\n\n\n Wdro\u017cenie technologii cyfrowego bli\u017aniaka mo\u017ce by\u0107 \u017ar\u00f3d\u0142em wielu korzy\u015bci, ale po pierwsze wymaga dok\u0142adnego rozpoznania potrzeb biznesowych wewn\u0105trz organizacji, a po drugie roz\u0142o\u017cenia w czasie samej implementacji. W tym procesie kluczowe s\u0105 cztery etapy:<\/p>\n\n\n\n Czas przeznaczony na ka\u017cdy z etap\u00f3w zale\u017cy od skali wdro\u017cenia. Mo\u017cna jednak za\u0142o\u017cy\u0107, \u017ce implementacja cyfrowego bli\u017aniaka dla poszczeg\u00f3lnych maszyn to kwestia miesi\u0119cy, dla linii produkcyjnej \u2013 roku, a dla ca\u0142ego biznesu \u2013 kilku lat. Zawsze jednak nale\u017cy zacz\u0105\u0107 od pewnej pracy kulturowej. Trzeba zrozumie\u0107, \u017ce wiedza rozproszona w firmie powinna by\u0107 nie tylko w g\u0142owach pracownik\u00f3w czy w r\u00f3\u017cnych systemach informatycznych, ale powinna by\u0107 scalona i zintegrowana w spos\u00f3b przejrzysty i sp\u00f3jny. Temu w\u0142a\u015bnie s\u0142u\u017cy cyfrowy bli\u017aniak.<\/p>\nSk\u0105d pomys\u0142 na digital twin<\/em>?<\/h2><\/p>\n\n\n\n
\n
Jakie korzy\u015bci daje zastosowanie cyfrowego bli\u017aniaka?<\/h2><\/p>\n\n\n\n
![\"\"](\"https:\/\/www.astor.com.pl\/biznes-i-produkcja\/wp-content\/uploads\/2022\/09\/6-filarow-przemyslu-4-0-1200x1320.png\")
![\"\"](\"https:\/\/www.astor.com.pl\/biznes-i-produkcja\/wp-content\/uploads\/2022\/09\/definicja_cyfrowego_blizniaka_9_komponentow-1200x1217.png\")
<\/figure>\n<\/div>\n\n![\"\"](\"https:\/\/www.astor.com.pl\/biznes-i-produkcja\/wp-content\/uploads\/2022\/09\/9_komponentow_wlasciwosci_cyfrowego_blizniaka-1200x777.png\")
Jak zaplanowa\u0107 wdro\u017cenie cyfrowego bli\u017aniaka \u2013 roadmapa<\/h2><\/p>\n\n\n\n
\n
Dowiedz si\u0119 wi\u0119cej<\/strong><\/h2>\n
![\"\"](\"https:\/\/www.astor.com.pl\/biznes-i-produkcja\/wp-content\/uploads\/2023\/07\/Centrum-Prasowe-744x379.jpg\")
<\/a>