Digitale Zwillinge:Was meinen Sie damit?

Obwohl das Konzept der „digitalen Zwillinge“ seit etwa 30 Jahren existiert, ist es unwahrscheinlich, dass erste Vorhersagen vorhersagen konnten, wo die Technologie …

Zum Beispiel soll in diesem Frühjahr beim 36. America’s Cup die superschnelle Einrumpfyacht AC75 aus dem Weltraumzeitalter präsentiert werden. In Versuchen wurde die Digital-Twin-Technologie von einem Team verwendet, um die Leistung von Seglern in einem neuen AC75-Boot zu emulieren; eine Leistung, die die Entwicklung von Prototypen im Vergleich zu früheren Testmethoden radikal beschleunigt hat.

Digital Twinning wird mittlerweile in Bereichen wie Stadtplanung, Gesundheitswesen und Automobildesign eingesetzt und birgt auch ein immenses Potenzial für den Fertigungssektor – und hilft bei seinem anhaltenden Streben nach mehr Sicherheit, verbesserter Produktivität und größerer Effizienz.

Das Detail liegt in den Daten

Angesichts seines neu entdeckten Status ist der Begriff „digitale Zwillinge“ zu einer Art Sammelbegriff für verschiedene damit verbundene Arten technischer Innovation geworden. Augmented Reality, erweiterte Benutzeroberflächen und 3D-Modellierung – um nur einige zu nennen.

Darüber hinaus haben wir auch die Idee des „digitalen Fadens“. Dies bezieht sich auf den Kommunikationsrahmen, der einen verbundenen Datenfluss und eine integrierte Sicht auf die Daten eines Assets während seines gesamten Lebenszyklus ermöglicht. Als Aufzeichnung der Lebensdauer eines Produkts oder Systems, von der Erstellung bis zum Entfernen, ermöglicht der digitale Faden Einblicke in traditionell isolierte Funktionen.

Und obwohl es stimmt, dass diese Innovationen alle verbundene Funktionen beinhalten können, liegt der Kern eines echten digitalen Zwillings in Daten – rein und einfach. Ein digitaler Zwilling ist im Wesentlichen die Generierung oder Sammlung digitaler Daten, die ein physisches Objekt in Echtzeit darstellen.

Verknüpfen Sie dies mit der Fertigung, und wenn wir ihre Kernkomponenten hypothetisch mit menschlichen Eigenschaften in Verbindung bringen würden:Betriebsmittel wären Muskeln, Konnektivität das Nervensystem – und, der digitale Zwilling – das ist das Gehirn.

Und so wie wir intuitiv die Fähigkeit unseres Gehirns nutzen, uns in der realen Welt zu erinnern, aufzuzeichnen, zu analysieren, zu verarbeiten und vorherzusagen, können digitale Zwillinge gesammelte Daten analysieren, um dasselbe in der digitalen zu tun. In der Fertigungswelt optimieren die Dateneingaben, die zu Digital Threading und Digital Twinning beitragen, Betriebsfunktionen, die dazu beitragen, den Durchsatz zu erhöhen und die Effizienz zu verbessern.

Bewusste Fabrik

In der Fertigung, wo bis zu 90 % der Echtzeit-Fabrikdaten ungenutzt bleiben, bietet Digital Twinning eine starke Grundlage für eine bessere Nutzung dieser Informationen für Prozesseinblicke.

Aus Erfahrung in unserer „bewussten Fabrik“ in Oulu verfügen wir über Kenntnisse aus erster Hand, wie wir die in Betriebsausrüstung eingebettete Intelligenz nutzen können, um diese Erkenntnisse über digitales Twinning zu bewerten.

Beispielsweise die Überwachung der Produktionsumgebung. Hier können unter Verwendung einer Vielzahl von Datenquellen Abweichungen in Luftfeuchtigkeit und Temperatur beobachtet werden, wobei automatische Alarme ausgelöst werden, um festzustellen, wo Anpassungen oder Wartungsarbeiten erforderlich sind.

Digital Twinning bietet auch automatisierte Echtzeit-Prozessanalysen über verbundene Maschinen und Datenquellen hinweg, was die Fehlererkennung und -behebung beschleunigt. Und durch die ​Überwachung des Montageprozesses, ebenfalls in Echtzeit, ist der Status und Fortschritt jeder Roboterzelle jederzeit von einer zentralen Benutzeroberfläche aus einsehbar, bis hin zum einzelnen Produkt.

Infrastrukturangelegenheiten

Natürlich sind Infrastrukturanforderungen erforderlich, um dieses Maß an Erkenntnissen Wirklichkeit werden zu lassen.

Eingebettete Intelligenz ist die erste Voraussetzung für digitale Zwillinge. Das Internet der Dinge (IoT) lässt die Zahl der Sensoren in Produktionsanlagen buchstäblich explodieren. Und diese Steigerung der Fähigkeit zur Datengenerierung wird mehr und mehr in der Konstruktionsphase von Produktionsanlagen eingebaut. Die Fähigkeit, Daten zu verarbeiten und zu standardisieren, muss auch mit analytischem Know-how kombiniert werden, das einen Sinn für das, was generiert wird, erkennen kann.

Auch die richtige Art flexibler, robuster Konnektivität ist entscheidend. Dies bedeutet normalerweise Konnektivität in Industriequalität, die die Wi-Fi-Leistung übertrifft. Hersteller wechseln zunehmend zu privaten drahtlosen 4G/LTE- und 5G-Netzwerken, um das Maß an Zuverlässigkeit, Sicherheit und hoher Bandbreite bereitzustellen, das für datenhungrige Betriebstechnologien erforderlich ist.

Im Rahmen ihrer Digitalisierungs- und Industrie 4.0-Reise beschäftigen sich Hersteller auch mit künstlicher Intelligenz (KI), maschinellem Lernen, Automatisierung und erweiterter Intelligenz. All diese auffälligen Funktionen erfordern jedoch eine herausragende Konnektivität:geringe Latenz.

Echtzeit und vernetzt

In dieser Hinsicht ist 4G/LTE der Mindeststandard für drahtlose Konnektivität, der erforderlich ist, um die Art von geringer Latenz und schneller Reaktionszeit zu bieten, die digitale Zwillinge effektiv machen – Daten werden sofort geliefert und eine sofortige Reaktion des Bedieners ermöglicht. Dies unterstreicht die Notwendigkeit, Daten blitzschnell zu verarbeiten, was Edge Computing zu einem Muss macht.

5G ist noch vielversprechender für die Fertigung, da sich der Standard weiterentwickelt und das unterstützende Ökosystem entwickelt. Da sich der 5G-Standard in der laufenden Entwicklung befindet, werden nachfolgende Versionen neue Funktionen wie zeitkritische Kommunikation bieten. Dies sorgt für eine engere Synchronisierung der Kommunikation und Steuerung zwischen Geräten sowie für eine verbesserte Positionierung und Lokalisierung.

Zusätzlich muss die Systemvernetzung berücksichtigt werden; Hervorhebung der Notwendigkeit, über verschiedene Standards und Protokolle hinweg zu kommunizieren und zu integrieren, die in Produktionsanlagen verwendet werden. Hier muss die Netzwerkkonnektivität eine Art einfachen, optimierten „Datenaustausch“ bieten, wobei industrielle Steckverbinder ein wichtiger Teil der Gleichung sind, die Systeme dazu bringt, effektiv miteinander zu kommunizieren.

Vorteile

Da Anbieter diese Infrastrukturanforderungen jetzt schnell angehen, sind die potenziellen Vorteile für Hersteller erheblich. Die Automatisierung von unterstützenden Prozessen, Echtzeit-Berichterstattung, verbesserte Fabrikleistung, überlegene Qualitätssicherung und schnelle Reaktionszeiten werden durch digitale Zwillinge zu dem, was in der Fabrikhalle passiert, ermöglicht.

Der Digital-Twin-Ansatz bietet Herstellern eine hervorragende Möglichkeit, flexibel zu modellieren, wie Arbeitsabläufe und Ressourcen als Reaktion auf sich ändernde Produktanforderungen und Auftragspipelines konfiguriert werden können.

Und obwohl digitale Zwillinge uns ermöglichen können, so viel mehr zu tun, ersetzen sie nicht die menschliche Berührung. Das Ziel von Industrie 4.0 sollte es sein, die menschliche Intelligenz zu erweitern, anstatt sie zu ersetzen. Digitale Zwillinge erweitern menschliche Einblicke in Herstellungsprozesse und können wohl nicht nur beim America’s Cup „einfach segeln“, sondern auch bei der Verwendung von Daten, um zu ermitteln, wo Industrien Sicherheits-, Produktivitäts- und Effizienzgewinne erzielen können.

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