Digitale tvillinger: Hvad er det, og hvordan det virker

En digital tvilling er en virtuel model af et fysisk objekt, der ofte bruges til simuleringer, test og overvågning af det fysiske objekt.

De gør det nemmere at visualisere komplekse projekter, såsom store maskiner, jetmotorer, smarte byer og forsyningsinstallationer.

Digitale tvillinger kan også eksistere for ikke-eksisterende objekter - i så fald bruges de til planlægning og udvikling af et sådant objekt.

Denne blog beskriver alt, hvad du behøver at vide om digitale tvillinger, og for at du kan se, om det kan gavne dit næste projekt.

Karakteristika for digitale tvillinger

Digitale tvillingeteknologier adskiller sig fra andre teknologier med et unikt sæt af egenskaber, og disse omfatter:

• modularitet: Digital tvillingteknologi anvender ofte en modulær designtilgang til at bygge en enkelt maskine med flere komponenter. Denne tilgang gør det nemt at identificere specifikke komponenter, der kan udskiftes, forbedres eller justeres på nogle måder for at opnå de ønskede resultater.
• Forbindelse: Digitale tvillinger er også afhængige af tilslutningsmuligheder, og dette opnås normalt ved at tilslutte sensorer gennem IoT-enheder. Denne forbindelse går begge veje for at muliggøre kommunikation mellem de digitale og fysiske tvillinger.
• Smart og omprogrammerbar: Digitale tvillingesystemer er smarte i den forstand, at man kan lave ændringer i forskellige parametre. Information fra IoT-sensorer kan f.eks. få den digitale tvilling til at justere nogle parametre og ligeledes sende disse nye indstillinger over til den fysiske tvilling for at justere sig selv.
• homogenisering: Homogenisering refererer til strømlining af alle data og input fra den fysiske maskine i et enkelt, digitalt format, der gør det nemt at dele med andre brugere, systemer eller teammedlemmer.
• Digital sporfremstilling: Digitale tvillinger efterlader også spor, der gør det nemt at spole en maskines tilstand tilbage, for eksempel til et tidligere tidspunkt, før der opstod en fejl. Det gør det således nemt at diagnosticere problemer.

Sådan fungerer digitale tvillinger

Processen med digitale tvillingers funktionalitet er relativt enkel. Her er den grundlæggende 3-trins proces.

1. Den fysiske tvilling

For det første er der den fysiske genstand eller maskine, som kan være alt fra en V8-forbrændingsmotor til en turbo-fan jetmotor, et samlebånd på en fabrik eller en hel forsyningskæde. En fysisk tvilling er udstyret med sensorer, der indsamler og overfører alle former for data fra den til dens virtuelle tvilling. Disse data kan omfatte temperatur, rotationer pr. minut, tryk, støjniveau, vibrationer og så videre.

2. Den digitale tvilling

I computerverdenen skabes en tilsvarende virtuel model af den fysiske tvilling til en virtuel simulering. Denne virtuelle model kan være så enkel eller kompleks som nødvendigt. Det kunne bruge simple grafiske repræsentationer eller bruge mere kompleks grafik med fysiske eller tekniske principper, der gør det mere autentisk at efterligne sin fysiske tvilling. 

3. Dataforbindelsen

Systemet bliver først komplet, når live-data fra sensorerne føres ind i den digitale tvilling for at skabe en realtidsfeedback-loop, hvor den fysiske tvilling påvirker sin digitale modpart, og den digitale tvilling til gengæld også kan overvåge den fysiske ydeevne, køre simuleringer, foretage ændringer i den fysiske tvilling eller bruges til at træne personale til arbejde.

Fordelene ved digitale tvillinger

Fordelene ved digitale tvillinger er mange, og her er nogle få:

• Forudsigende vedligeholdelse: Ved konstant overvågning af udstyr og dets ydeevne muliggør digitale tvillinger forudsigelig vedligeholdelse og kan hjælpe med at forhindre kostbare udstyrsfejl og uplanlagt nedetid.
• Forbedret driftseffektivitet: Ved at give indsigt til at optimere processer og optimalt allokere ressourcer baseret på realtidsdata, kan digitale tvillinger også føre til betydelige produktivitetsgevinster.
• Forbedret sikkerhed og risikostyring: Farlige scenarier kan simuleres med en digital tvilling for at identificere potentielle farer og tage de rigtige skridt.
• Innovation og produktudvikling: Digitale tvillinger kan hjælpe med at lette innovation ved at tilbyde et virtuelt miljø til afprøvning og forfining af ideer, før de forpligter sig til fysisk produktion. Dette kan fremskynde innovations- og produktudviklingsprocessen og hjælpe med at bringe produkter hurtigere på markedet.
• Forbedret beslutningstagning: Digitale tvillinger giver datadrevet indsigt i realtid i fysiske systemers tilstand og ydeevne. Denne information kan give beslutningstagere mulighed for at træffe informerede valg, optimere deres systems processer og reagere på uforudsete omstændigheder med mere lethed.
• Omkostningsbesparelser: Digitale tvillinger kan bidrage til omkostningsbesparelser i en organisation gennem forudsigelig vedligeholdelse, procesoptimering og forbedret overordnet ressourcestyring.

Typer af digitale tvillinger

Der findes forskellige typer af digitale tvillinger, baseret på deres anvendelse eller omfang. Her er de vigtigste:

• Komponent tvillinger: Også kaldet delene tvilling, dette er en digital tvilling, der svarer til det mindste element i et system. Et eksempel er et enkelt stempel fra en 6-cylindret motor. Komponent tvillinger kan overvåge specifikke parametre som vibrationer og temperatur.
• Produkt tvillinger: En produkt- eller aktivtvilling kombinerer normalt flere komponenttvillinger for at opnå denne model med en højere kompleksitet. Produkttvillinger repræsenterer normalt fysiske produkter, såsom en motor, en ventilator og så videre.
• Proces tvillinger: Bruges til at modellere og simulere operationer eller arbejdsgange i et system. Proces tvillinger kan anvendes til at optimere eller overvåge industrielle processer som fremstilling og forsyningskædestyring.
• System tvillinger: Kombinerer flere processer eller produkttvillinger for at skabe et komplekst system, der bruges til at analysere eller simulere interaktionerne mellem forskellige virtuelle modeller som en enkelt enhed.

Anvendelser på tværs af industrier

Virksomheder anvender digitale tvillingeteknologier til forskellige industrier rundt om i verden. Her er nogle af disse store applikationer:

• Produktion: Digitale tvillinger hjælper med at optimere produktionsprocessen på fabrikker og derved minimere nedetid, overvåge udstyrets sundhed og forbedre virksomhedens samlede driftseffektivitet.
• Aerospace: Luftfartsproducenter anvender digitale tvillinger til design og test af flykomponenter. Andre bruger det til overvågning i realtid, som Rolls-Royce gør med sine motorer.
• Smarte byer: Smarte byer bruger digitale tvillinger i trafikoptimering, energiovervågning, styring og træffer forskellige informerede beslutninger, som vil gavne byens indbyggere.
• Energi og forsyningsvirksomhed: Digital tvillingteknologi hjælper med at styre vedvarende energi, elnet og enhver kompleks blanding af energisystemer. De kan hjælpe med optimering af ressourceallokering, forudsigelse af energibehov og så videre.
• Konstruktion: Digitale tvillinger giver arkitekter og ingeniører mulighed for at visualisere og simulere forskellige muligheder, før de bryder terræn. Derudover kan de også overvåge en bygning efter opførelsen.
• Supply Chain Management: Komplekse forsyningskæder kan anvende digital tvillingteknologi til at spore varer og materialer i realtid, optimere transportruter, identificere potentielle forsinkelser og forbedre den overordnede effektivitet af forsyningskæden.
• Produktudvikling: Digitale tvillinger kan bruges til virtuelt at teste og raffinere nye produkter, før de bringes på markedet, og dermed reducere udviklingsomkostningerne.

Eksempel applikationer

Her er nogle mindeværdige eksempler på de forskellige måder, virksomheder anvender digital tvillingteknologi på.

• GE vindmøller: GE bruger digitale tvillinger af vindmøller til præstationsovervågning og forudsigelig vedligeholdelse.
• SpaceX: En digital tvilling af dens Dragon-kapsel gør det muligt for operatører at overvåge og justere baner, belastninger og fremdriftssystemer for sikkerhed og pålidelighed.
• Singapore Smart City: Singapore er ved at udvikle en digital tvilling af hele byen, inklusive bygninger, infrastruktur og dens transportnetværk for at overvåge energiforbrug, luftkvalitet og trafik i realtid.
• Schneider Electric-net: Schneider Electric bruger digitale tvillinger af elnet til optimering af energiflow, forudsigelser om potentielle udfald og modstandsdygtighed i nettet.
• AB InBev: Verdens største brygger bruger digital tvillingteknologi til at styre sine forsyningskæder og produktionslinjer.
• Rolls Royce: Rolls-Royce-virksomheden bruger digitale tvillinger af sine flymotorer til motorsporing, optimering og brændstofeffektivitet i realtid.
• Unilever: Denne produktionsgigant anvender digital tvillingteknologi til procesoptimering og ressourcemaksimering på deres fabrikker.
• Boston Consulting Group: Boston Consulting Group (BCG) anvender digitale tvillinger af forretningsprocesser til at identificere og løse ineffektivitet, forudsige procesflaskehalse og optimere ressourceallokering i deres klients virksomheder.

Digital tvilling-relaterede teknologier

Digitale tvillingeteknologier udvikler sig ikke i et vakuum. De er et resultat af interaktion med flere andre teknologier, som omfatter følgende:

• AI & ML: Kunstig intelligens (AI) og machine learning (ML) er felter inden for computervidenskab, der gør det nemt for ingeniører at tage sensor- og datainput fra digitale tvillingesystemer og omdanne dem til handlingsorienteret indsigt eller andre værdifulde forretningsapplikationer.
• IoT: The Internet of Things (IoT) er det voksende net af sammenkoblede enheder, der kan kommunikere med hinanden og med andre computerplatforme. IoT-applikationer og innovationer er stadig stigende.
• Udvidet virkelighed: Udvidet virkelighed er et paraplybegreb, der refererer til virtual reality, augmented reality og mixed reality-applikationer.
• Cloud & Edge: Cloud-platforme gør datahomogenisering lettere, mens kant computing systemer hjælper virksomheder med at optimere deres infrastruktur og databehandlingskapacitet.
• simulatorer: Fra 3D-modelleringssystemer til fysikmotorer, visualiseringsværktøjer og andre platforme, der muliggør skabelse og visualisering af digitale tvillinger.
• Blockchain: Nogle digitale tvillingeapplikationer, såsom forsyningskædeløsninger, gælder Blockchain-teknologier til præcis og pålidelig datahåndtering.

Ressourcer

• Wikipedia-artikel om digitale tvillinger: https://en.wikipedia.org/wiki/Digital_twin
• IBM om digitale tvillinger: https://developer.ibm.com/articles/what-are-digital-twins/
• Microsofts Azure Digital Twins-tjeneste: https://azure.microsoft.com/en-us/products/digital-twins
• Digital tvillingekonsortium: https://www.digitaltwinconsortium.org/
• Digital Twin Hub: https://digitaltwinhub.co.uk/forums/
• Industriel IoT Insights Hub: https://plm.sw.siemens.com/en-US/insights-hub/

Konklusion

Du har set, hvordan digitale tvillinger transformerer og revolutionerer den måde, vi opfatter og interagerer med den fysiske verden. Fra produktdesign til orkestrering af hele urbane økosystemer tilbyder digitale tvillinger uovertruffen indsigt, effektivitet og innovation.

Digitale tvillinger forbinder også de fysiske og digitale verdener med dataanalyse og forudsigelsesfunktioner i realtid, som giver industrier mulighed for nemt at optimere processer og forbedre beslutningstagningen. Dette kan hjælpe dig og din virksomhed med at låse op for nye muligheder.