Digitaalinen kaksonen
Digitaalinen kaksonen on fyysisen esineen, prosessin tai järjestelmän digitaalinen esitys digitaalisessa maailmassa. Se on virtuaalinen malli, joka on liitetty tietoihin ja joka on edustava kohteen käyttäytymistä, toiminnotonta ja prosesseja.
Digitaalinen kaksonen rakentaa sillan fyysisen ja virtuaalisen todellisuuden välille jatkuvasti vaihdettujen tietojen ja informaation avulla. Sillä ei ole merkitystä, onko fyysinen kohde jo olemassa vai vasta suunnitteilla. Digitaalinen kaksonen on osa kyberfyysistä järjestelmää ja kartoittaa tuotteen tai järjestelmän koko elinkaaren. Se voi koostua erilaisista alatyypeistä, kuten digitaalisesta prototyypistä, digitaalisesta instanssista tai useiden kaksosten yhdistelmästä.
Digitaalisen kaksosen taustalla olevat teknologiat
Digitaalisen kaksosen toimintatapa perustuu jatkuvaan kaksisuuntaiseen viestintään fyysisen kohteen ja sen digitaalisen kuvan välillä. Todellisessa kohteessa olevat anturit tallentavat tietoja, kuten geometriaa, prosessi-muuttujia, energiankulutusta, ympäristöolosuhteita sekä kinemaattisia ja kineettisiä kokoja.
Nämä tiedot siirretään digitaaliseen malliin IoT-alustojen ja standardoidun tietorakenteen, kuten omaisuuden hallintakuoren (AAS), kautta ja prosessoidaan siellä. IoT-alustoilla on keskus rooli tiedoissa, niiden siirtämisessä, integroinnissa ja synkronoinnissa todellisen kohteen ja virtuaalimallin välillä.
Digitaalinen malli voidaan näyttää 3D-visualisointina, joka kuvaa realistisesti rakennetta, liikkeitä ja voimia. Algoritmit, simulaatiot ja koneoppiminen analysoivat tietoja, luovat ennusteita ja tukevat näin järjestelmän käyttäytymisen ymmärtämistä ja päätöksentekoa.
Näin voidaan toteuttaa tehokkaasti ennakoiva huolto, prosessien optimointi ja jopa virtuaalinen toiminnon aloitus. Mittaritaulut tarjoavat käyttäjille ja insinööreille selkeän reaaliaikaisen näkymän kaikista olennaisista tiedoista, jotta tietoon perustuvia päätöksiä voidaan tehdä milloin tahansa.
Virtuaalinen toiminnan aloitus ja käytännön esimerkkejä
Digitaalista kaksosta käytetään pääasiassa teollisuustuotannossa. Virtuaalisia prototyyppejä käytetään tuotantoprosessien mallintamiseen, järjestelmien testaamiseen ennen niiden varsinaista käyttöönottoa ja tuotannon suunnittelun optimointiin.
Keskus käyttötapaus on toimintojen virtuaalinen aloitus: jo suunnitellessa voidaan digitaalimallissa testata todenmukaisesti taajuusmuuttajien liikesarjoja, asennonmittausjärjestelmien tai pääteasentoantureiden signaalinkäsittelyä sekä ohjausohjelmia.
Digitaalisia kaksosia käytetään myös liitin-ketjun hallinnassa. Ne mahdollistavat kuljetusreittien seurannan, varastovarastojen ohjauksen ja toimitusketjujen suunnittelun reaaliajassa.
Henkilökohtaisessa lääketieteessä digitaalisia kuvia käytetään potilaskohtaisten mallien luomiseen, kuten digitaalisia sydänmalleja, joilla simuloidaan toimenpiteitä tai testataan implantteja.
Digitaalisten kaksosalustojen yhdistäminen tekoälyyn ja ohjaustekniikkaan näkyy älykkäissä ohjausjärjestelmissä, esimerkiksi ilmailun ennakoivassa huollossa.
Digitaaliset kaksoset Teollisuus 4.0:n avainteknologiana
Digitaaliset kaksoset lisäävät hyötysuhdetta, laatua ja lisäarvoa koko tuotteen elinkaaren ajan. Virtuaalisen toimintoprojektin aloitus (VIBN) mahdollistaa koneiden, järjestelmien ja prosessien digitaalisen simulaation, testauksen ja optimoinnin. Käyttökatkokset minimoidaan ja poikkeamat toteutuksessa vältetään. Samalla pullonkaulat voidaan tunnistaa varhaisessa vaiheessa ja resurssit, kuten materiaali, henkilöstö ja konekapasiteetti, voidaan suunnitella paremmin.
Tätä tekniikkaa voidaan käyttää myös teknisten järjestelmien käyttäytymisen analysointiin ja ennustamiseen. Se auttaa käyttäjiä saavuttamaan uusien järjestelmien virheettömän suunnittelun, optimoimaan sovellusten teho käyttövaiheessa ja vähentämään huoltokustannuksia. Se tukee myös materiaalien maksimaalista uudelleenkäyttöä käyttöiän lopussa.
Järjestelmätietojen, simuloinnin ja ennakoivan huollon yhdistelmä luo kestäviä kilpailuetuja - kehityksestä tuotantoon ja toiminnan yhteydessä Teollisuus 4.0:n yhteydessä.