Využití digitálních dvojčat

Článek hosta Siemens

Společnosti čelí silnému tlaku na navrhování skutečně inovativních nových produktů, které musí být nejen stále chytřejší, rychleji uváděné na trh a s efektivnější výrobou, ale také udržitelnější. Společnosti, které nezahrnuly komplexní digitální dvojče jako hlavní součást svojí iniciativy na poli udržitelnosti, nebudou schopny plně využít široké zdroje dat nezbytné k naplnění současných globálních výzev.

Digitální dvojče představuje virtuální model fyzického objektu – součásti, výrobku, stroje, procesu atd. Skutečně komplexní digitální dvojče zahrnuje mechanická, elektrická a softwarová konstrukční data.
Utváří se během celého životního cyklu výrobku, aby bylo možné zachytit, zaznamenat a využít data během celého výrobního procesu a začlenit zpětnou vazbu pro získávání dat o používaném výrobku. Díky komplexnímu digitálnímu dvojčeti mohou společnosti propojit virtuální a fyzický svět a zajistit tak průběžnou a neustálou optimalizaci, vyhodnocování příležitostí a dosahování udržitelných výsledků.
Čím je digitální dvojče komplexnější, tím je cennější, protože umožňuje společnostem učinit pevná a jistá rozhodnutí.

Vše začíná během návrhu

Odhaduje se, že 80 % dopadu výrobku na životní prostředí vzniká ve fázi konceptu, což vyžaduje zásadní změnu přístupu k realizaci nápadů a designu. Pro zajištění efektivity musí společnosti kromě výkonu, nákladů a kvality výrobku zohlednit také jeho celkový dopad na životní prostředí. Díky pokročilým inženýrským řešením lze tyto parametry vyhodnocovat již v počáteční fázi návrhu a projektování, a přijímat tak informovaná rozhodnutí na základě přesných a aktuálních údajů.

Například díky pokročilé automatizaci a posouzení architektury jsou zákazníci z automobilového průmyslu schopni snížit množství používaných kabelů v konstrukcích elektromobilů, což umožní snížení hmotnosti, nákladů na akumulátor a snížení celkové uhlíkové stopy vozidel po jejich uvedení do provozu.

Od návrhu k výrobě

Transformaci způsobu práce a myšlení je nutné přenést také do zpracování a výroby, aby bylo možné zohlednit všechny aspekty, které snižují dopad výrobku na životní prostředí. Pro tvorbu digitálních dvojčat nástrojů lze využívat postupy jako je optimalizace topologie, generativní inženýrství a aditivní výroba, a tak snížit spotřebu energie během výroby a zabránit plýtvání materiálem. Kromě toho lze modelování a simulaci použít pro plánování a optimalizaci výrobních linek pro zvýšení efektivity a také k plánování propojení výrobního závodu s rozvodnou sítí a zohlednění výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů.

Jako příklad můžeme zmínit zákazníka z potravinářského a nápojového průmyslu, který využil řešení IOT k propojení svých strojů – od snímačů až po výsledné cloudové úložiště. Tyto aplikace IOT mohou předvídat požadavky na údržbu, zkracovat dobu prostojů výrobního závodu a pomáhat ke snižování spotřeby energie. U tohoto zákazníka došlo v prvním roce ke snížení spotřeby energie o 13 %.

Za branami závodu to nekončí. Komplexní digitální dvojče má zásadní význam pro propojení a analýzu dat v rámci celého provozu, včetně dodavatelských a partnerských ekosystémů. Zákazník působící v automobilovém průmyslu využil například digitalizaci pro analýzu jízdních tras dodavatelů do a ze závodu, což mu zajistilo nejen přehled o nákladech na přepravu, ale také o potenciální uhlíkové stopě příslušných zásilek. To umožňuje koordinátorům logistiky rozpoznat příležitosti optimalizace velikosti zásilek, tras a způsobů přepravy.

Hodnota digitálního dvojčete nekončí okamžikem nasazení výrobku do provozu. Modely prediktivní údržby mohou například firmám zajistit efektivnější a proaktivnější údržbu výrobku během jeho životního cyklu. Kromě toho mohou digitální nástroje vyhodnotit, jak znovu používat, recyklovat nebo vyřadit materiály, jakmile bude výrobek vyřazen z provozu.

Například zákazník, který provádí recyklaci lithium-iontových akumulátorů, sestavil inovativní, vysoce výkonný plán recyklace, v rámci kterého dochází k třídění a získávání lithia ze všech typů akumulátorů, jež lze poté znovu použít při výrobě nových elektrických zařízení. Díky digitalizaci a přístupu založeného na datech zvýšila společnost svoji kapacitu z 2000 tun na 10 000 tun ročně a je na dobré cestě k dosažení mety 30 000 tun.

Digitální vlákna pro strategickou udržitelnost 

Digitalizace umožňuje společnostem shromažďovat, analyzovat a používat data během celého životního cyklu výrobku, tyto změny však nelze uskutečnit okamžitě. Klíčové je identifikovat praktické změny, které mohou mít skutečný a hmatatelný dopad v každém místě digitálního svazku, který zahrnuje propojená data a informace, probíhající celým životním cyklem výrobku. Tyto změny jsou rozděleny do digitálních svazků, které pomáhají firmám nejen vyrábět produkty rychleji, lépe a ziskověji, ale také udržitelněji.
Udržitelnost není pouhým doplňkem životního cyklu výrobků. Je nedílnou součástí celého procesu digitalizace již od fáze vlastního konceptu.

Přijetím digitalizace a zavedením skutečně komplexního digitálního dvojčete s digitálními svazky, které zajišťují propojení data během celého životního cyklu výrobku, výroby a služeb, dosáhneme dokonalého propojení virtuální reality a skutečnosti.
Tento zdroj lze využít pro integraci nové koncepce navrhování a výroby a současně pro dosažení cílů udržitelnosti.