Cyfrowy bliźniak i predykcyjne utrzymanie ruchu – rozwiązania, które zmieniają przemysł

Cyfrowy bliźniak — koncepcja, która jeszcze kilkanaście lat temu była odległą wizją cyfrowego świata, który realizował się w ośrodkach badawczych, dzisiaj już nie jest traktowana jak nowość, ale kolejny, konieczny krok w transformacji cyfrowej przedsiębiorstw.

Cyfryzacja szansą na rozwój przemysłu

Współczesny przemysł stara się sprostać wielu wyzwaniom, takim jak doskonałość operacyjna, zwiększenie rentowności przy jednoczesnym zmniejszeniu wpływu na środowisko naturalne. Cele te można podsumować pytaniem: jak produkować więcej, mniejszym kosztem, bardziej ekologicznie z wykorzystaniem nowoczesnych technologii. Aby móc zaadresować te wyzwania potrzebny jest odpowiedni poziom wiedzy wraz z dostępem, w czasie rzeczywistym, do właściwych informacji. W tym przypadku środkiem do celu jest cyfryzacja. Cyfryzacja zapewnia potencjał posiadania maksymalnie szczegółowego wglądu w działanie instalacji przemysłowej,  a wdrożenie technologii cyfrowego bliźniaka może pomóc w osiągnięciu wyższego poziomu produktywności.

Dwukierunkowa łączność w przemyśle

Czym jest cyfrowy bliźniak? Jest to wirtualna reprezentacja elementów (komponentów, maszyn i linii) oraz ich dynamiki wraz z komunikacją pomiędzy wirtualnym a fizycznym światem produkcji. Świat fizyczny, czyli proces, produkt, usługa, jest  odwzorowany w swoim wirtualnym modelu będącym dokładną kopią oryginału. Oba te światy, wirtualny i fizyczny wiąże łącznik, czyli dane generowane i przechowywane w inteligentnych komponentach i czujnikach zintegrowanych z elementem fizycznym. Wnioski z monitorowania systemów, analizy danych, symulacji różnych scenariuszy, które dokonywane są w świecie wirtualnym — cyfrowym bliźniaku — są wdrażane w świecie fizycznym.

Jest wiele definicji opisujących pojęcie cyfrowego bliźniaka, ich przykłady, w zależności od celu, do jakiego został stworzony, są przedstawione w tabeli poniżej.

Koncepcja cyfrowego bliźniaka jest w stanie przynieść wymierne korzyści biznesowe. Nie należy jednak zapominać, że technologia ta niesie również wyzwania, zwłaszcza w zakresie ustanowienia sposobu implementacji i funkcjonowania. Nadrzędnym priorytetem we wdrożeniu bliźniaka cyfrowego powinno być określenie celu tego wdrożenia oraz sprecyzowanie wyzwań i problemów, które powinna nam pomóc rozwiązać ta technologia. Strategie i działania egzekwowane w przedsiębiorstwie (sterowanie procesem, utrzymanie ruchu etc.) muszą dotyczyć również „aktywności” cyfrowego bliźniaka, a nieodłącznym elementem jego kształtowania jest „nauczenie” go reguł i zachowań obecnych w zakładzie przemysłowym.

Cyfrowy bliźniak a predykcyjne utrzymanie ruchu

Rozwój przedsiębiorstw i cyfrowa transformacja idą w parze z wprowadzaniem strategii, które poprawiają dostępność operacyjną, wydajność i wydłużają czas pracy maszyn. Niezawodność, oto czego oczekujemy od przemysłu, a warunkiem jej utrzymania jest pełna kontrola nad zasobami oraz świadomość stanu zdrowia każdego zasobu produkcyjnego i jego komponentów. 

Jednym z wielu efektów rewolucji Przemysłu 4.0 jest zmiana strategii z reaktywnego do predykcyjnego podejścia w utrzymaniu ruchu. Rozwiązania analityczne do predykcyjnego utrzymania ruchu pozwalają na uniknięcie niechcianych, losowych zdarzeń, a objęcie całego urządzenia, linii produkcyjnej lub zakładu takim rozwiązaniem wraz z uwzględnieniem możliwości symulowania zachowań, zapewnia przedsiębiorstwom  maksymalną optymalizację ich działań. Jest to również związane z potencjalnym testowaniem różnych wariantów rozwoju produkcji lub planowanych inwestycji. Tutaj pojawia się pierwsze, ale nie jedyne pole do współpracy pomiędzy platformą predykcyjnego utrzymania ruchu a cyfrowym bliźniakiem. Pełna reprezentacja systemu i jego dynamiki w czasie rzeczywistym pozwala na wykonywanie symulacji zachowania systemu. Co daje możliwość testowania algorytmów predykcyjnego utrzymania ruchu w różnych scenariuszach, które np. do tej pory nie wystąpiły. Takie symulacje zachowań instalacji przemysłowej pozwalają na przyspieszenie i lepsze testowanie rozwiązań konserwacji predykcyjnej.

7 korzyści wynikających z wdrożenia cyfrowego bliźniaka

1. Możliwość śledzenia na bieżąco zasobów, rzeczy, procesów

2. Pomoc w lepszym zrozumieniu problemów i możliwość szybkiej reakcji w przypadku ich wystąpienia 

3. Technologia umożliwia opracowanie ulepszeń produktów, operacji i usług 

4. Pomoc we wprowadzaniu innowacyjnych rozwiązań w przedsiębiorstwie, zmniejszenie ryzyka związanego z kosztownymi inwestycjami 

5. Usprawnienie planowania na przyszłość (zastosowanie symulacji)

6. Pozwala na śledzenie problemów niemożliwych do znalezienia tradycyjnymi metodami

7. Pozwala przewidzieć rodzaj i czas awarii przed ich wystąpieniem