De digital twin als een verzameling van componenten

Op zijn recente Industry Forum hield ARC Advisory Group een sessie over het gebruik van digital twins in productie plants. We luisterden mee naar de inleiding die een goed beeld gaf van wat er nu precies bedoeld wordt met een digital twin. Het is enerzijds een collectie van data en toepassingen, zo blijkt, maar vooral ook een specifieke benadering voor het beheren van data.

De definitie van een digital twin is in principe eenvoudig: de digitale representatie van een fysiek systeem dat al bestaat of nog gemaakt of gebouwd moet worden. Die representatie bevat niet alleen een 3D model dat de fysieke paramaters van het systeem weergeeft maar ook analytische tools die het gedrag beschrijven zoals simulatiemodellen. Dat kunnen eerder klassieke fysieke modellen zijn, maar evengoed modellen op basis van artificiële intelligentie. Het belangrijkste aspect van een digital twin is dat die dynamisch is zodat die doorheen de tijd, wat er ook gebeurt in de fysieke wereld, een exacte representatie blijft van het fysiek systeem.

In de praktijk bestaat een digital twin dus uit een hele reeks componenten die in de presentatie van ARC Advisory Group ingedeeld werden in vier groepen. Of u het daar helemaal mee eens bent, mag u in principe zelf kiezen want een eenduidige definitie over wat een digital twin is, is er niet. Er zijn ook geen universele standaarden die aangeven hoe een en ander in de praktijk gebracht moet worden.

Vier groepen van componenten

Een eerste groep zijn de data connectoren die de toegang regelen tot alle data die relevant zijn voor het fysiek systeem. Dat kunnen eerder statische gegevens zijn zoals design data en documentatie maar ook dynamische gegevens zoals real-time procesdata. De focus op connectoren geeft aan dat het niet de bedoeling is van de digital twin om al die data samen te brengen. Integendeel, want een van de gouden regels in digitalisering is om zo weinig mogelijk kopieën te maken. De data connectoren slaan op het toegankelijk maken van de data, waar die zich ook bevinden.

Een tweede groep van componenten zijn de modellen die het gedrag van het fysiek systeem beschrijven. Daarbij wordt vaak gedacht aan 3D modellen die het mechanisch gedrag van een systeem beschrijven, omdat we ons daar visueel iets bij kunnen voorstellen, maar in feite gaat het over alle tools die data genereren die we niet direct van het systeem zelf kunnen krijgen. Op een pomp kunnen een paar sensoren zitten om trillingen te meten waarvan de meetwaarden via een dataconnector ingelezen kan worden. In de groep van modellen zit het algoritme dat op basis van die metingen waarschuwt wanneer zich een anomalie voordoet.

Als derde groep definieert ARC de visualisatie en data federatie. Met federatie wordt in IT het proces bedoeld dat meerdere databanken samenbrengt om ze aan de gebruiker te presenteren als één grote, centrale databank. Concreet betekent dit dat er één uniforme manier gecreëerd wordt om alle data die zich onder verschillende vormen op verschillende locaties kunnen bevinden, te bereiken. Dat ook visualisatie in deze groep geplaatst wordt is omdat ARC het creëren van een visuele werkomgeving als een vanzelfsprekende eigenschap van de digital twin beschouwt. In die visie vertrekt de gebruiker bij alles wat hij wil doen, van een visuele representatie van het fysiek systeem om daarin componenten aan te klikken en vervolgens in te zoomen op meer diepgaande data.

Naast die visuele interface bestaat de vierde groep van componenten van de digital twin uit een hele reeks apps en API’s waarmee gebruikers aan de slag kunnen om de data van het systeem en de modellen te raadplegen. Wanneer we naar de digital twin van een plant kijken, zijn het de tools die in maintenance en operations maar ook in tal van business processen gebruikt worden om relevante aspecten van het systeem te raadplegen en op te volgen. In die categorie kunnen in een gevorderd stadium ook geautomatiseerde tools zitten die op basis van de beschikbare data bepaalde acties triggeren.

Twee digital twins

Naast die holistische visie van de digital twin als een verzameling van componenten werd ook een meer pragmatische benadering gepresenteerd die de digital twin voor productie plants feitelijk opsplitst in twee digital twins. De eerste omvat alle tools en data die gebruikt en gegenereerd worden tijdens het design van een plant. Daarin zit ook het simuleren van de productie teneinde te verzekeren dat alles klopt vooraleer het ook werkelijk gebouwd wordt. De tweede digital twin is dan de verzameling van data, modellen en tools die gebruikt worden tijdens de operaties, bijvoorbeeld in predictief onderhoud.

Centraal in die benadering is dat er een continue overdracht moet zijn van data tussen de twee verzamelingen om van een echte digital twin te kunnen spreken. Die overdracht moet er immers voor zorgen dat de digitale representatie op elke moment overeenstemt met het fysiek systeem. Een manier om dat te bekomen is ervoor te zorgen dat beide digital twins steeds met dezelfde databronnen werken zodat er geen twee werelden kunnen ontstaan die elk hun eigen variant hebben. De implementatie daarvan leidt dan al snel tot een meer globale benadering die analoog is aan de eerder besproken voorstelling met vier groepen van componenten.

© Productivity.be, 27/09/2022


Feel free to share

Newsletter

Agenda

14/03/23 - 16/03/23: Embedded World, Nürnberg

22/03/23 - 23/03/23: M+R, Antwerp Expo (B)

29/03/23 - 31/03/23: Machineering, Brussels Expo (B)

07/06/23 - 08/06/23: Vision, Robotics & Motion, Brabanthallen, 's-Hertogenbosch

18/09/23 - 23/09/23: EMO, Hannover (D)

15/04/24 - 19/04/24: Wire/Tube, Düsseldorf (D)

08/10/25 - 15/10/25: K, Düsseldorf (D)