Wykorzystanie cyfrowego bliźniaka do inicjowania zmian

Artykuł Gościnny Siemens

Firmy stoją w obliczu silnej presji, aby tworzyć prawdziwie innowacyjne nowe produkty, które nie tylko muszą być bardziej inteligentne, szybciej wprowadzane na rynek i wytwarzane wydajniej, ale także muszą być bardziej eko-zrównoważone. Firmy, które nie przyjęły wszechstronnego cyfrowego bliźniaka jako kluczowej części swoich inicjatyw na rzecz zrównoważonego rozwoju, nie będą w stanie w pełni wykorzystać obszernych danych wymaganych , aby móc sprostać dzisiejszym globalnym wyzwaniom.

Cyfrowy bliźniak to wirtualny model obiektu fizycznego — komponentu, produktu, maszyny, procesu itp. Prawdziwie wszechstronny cyfrowy bliźniak zawiera dane dotyczące mechaniki, elektryki i inżynierii oprogramowania. Rozwija się przez cały cykl życia produktu, aby przechwytywać, rejestrować i wykorzystywać dane w całym produkcie i procesie produkcyjnym oraz ustanowić pętlę informacji zwrotnych w celu zebrania danych o używanym produkcie. Dzięki kompleksowemu cyfrowemu bliźniakowi firmy mogą łączyć świat wirtualny z fizycznym, tworząc ciągłą pętlę optymalizacji, możliwości i osiągać zbalansowane wyniki. Im bardziej wszechstronny cyfrowy bliźniak, tym jest bardziej wartościowy, ponieważ umożliwia firmom podejmowanie decyzji, mając pewność, że są właściwe.

Zaczyna się od projektu

Szacuje się, że 80 procent wpływu produktu na środowisko określa się na etapie koncepcji, co wymaga fundamentalnej zmiany w podejściu do koncepcji i projektowania. Aby być skutecznym, firmy muszą ocenić całkowity wpływ produktu na środowisko, oprócz jego wydajności , kosztów i jakości. Wykorzystując zaawansowane rozwiązania inżynieryjne, firmy mogą ocenić to w trakcie formacyjnego etapu projektowania i inżynierii w celu podjęcia świadomych decyzji w oparciu o dokładne i aktualne dane.

Na przykład, dzięki zaawansowanej automatyzacji i znajomości zagadnień projektowania, klienci z branży motoryzacyjnej są w stanie zmniejszyć ilość okablowania w projektowanych pojazdach elektrycznych, zmniejszając wagę, obniżając koszt baterii i zmniejszając całkowity ślad węglowy pojazdów po ich użyciu.

Od projektu do produkcji

Transformacja sposobu, w jaki pracujemy i myślimy, musi zostać przeniesiona do obszaru produkcji, aby uwzględnić wszystkie zmienne, które przyczyniają się do wpływu produktu na środowisko. Narzędzia takie jak optymalizacja topologii, inżynieria generatywna i wytwarzanie addytywne można zastosować do cyfrowego bliźniaka narzędzi, aby zmniejszyć odpad materiałowy i zoptymalizować zużycie energii podczas produkcji. Ponadto modelowanie i symulacje można wykorzystać do planowania i optymalizacji linii produkcyjnych w celu uzyskania większej wydajności, a także do określenia interakcji elektrowni z siecią i potencjalnego wpływu wytwarzania energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych.

Na przykład –  klient z branży spożywczej wykorzystał rozwiązania IOT do połączenia swoich maszyn od poziomu ich czujników do krawędzi chmury. Zastosowania IOT mogą przewidywać potrzeby konserwacyjne, skracać przestoje w fabrykach i pomagać w obniżeniu zużycia energii. Wspomniany już klient odnotował 13-procentową redukcję zużycia energii w pierwszym roku.

I to nie kończy się za drzwiami fabryki. Kompleksowy cyfrowy bliźniak ma kluczowe znaczenie dla łączenia i analizowania danych w całej operacji, w tym w ekosystemach dostawców i partnerów. Na przykład klient z branży motoryzacyjnej wykorzystuje cyfryzację do analizy trasy dostawcy, liczbę wejść do i wyjść z ich obiektów, co nie tylko zapewnia wgląd w koszty przesyłek, ale także analizuje potencjalny ślad węglowy tych działań. Dzięki temu koordynatorzy logistyki mogą identyfikować możliwości optymalizacji wielkości przesyłek, tras i metod wysyłki. Wartość cyfrowego bliźniaka nie kończy się, gdy produkt jest w użyciu. Modele konserwacji predykcyjnej, mogą np. umożliwić organizacjom skuteczniejsze i proaktywne utrzymywanie produktu przez cały jego cykl życia. Ponadto narzędzia cyfrowe mogą ocenić, jak ponownie wykorzystać, poddać recyklingowi lub wycofać materiały, gdy produkt nie jest już używany.

Na przykład klient zajmujący się recyklingiem akumulatorów litowo-jonowych opracował innowacyjny, wysokowydajny plan recyklingu, który sortuje i odzyskuje lit ze wszystkich typów akumulatorów, który można następnie ponownie wykorzystać do produkcji nowego urządzenia elektrycznego. Dzięki cyfryzacji i podejściu opartemu na danych przede wszystkim, firma zwiększyła przepustowość z 2 000 ton do 10 000 ton rocznie i jest na dobrej drodze do osiągnięcia 30 000 ton.

Cyfrowe (po)wiązania dla strategicznego zrównoważonego rozwoju

Cyfryzacja umożliwia firmom gromadzenie, analizowanie i wykorzystywanie danych w całym cyklu życia produktu, ale te zmiany nie następują z dnia na dzień. Kluczem jest zidentyfikowanie praktycznych zmian, które mogą wywrzeć rzeczywisty i namacalny wpływ na każdy punkt cyfrowego powiązania, który reprezentuje połączone dane i informacje, które przepływają przez cały cykl życia produktu. Zmiany te są umiejscowione w cyfrowych powiązaniach, które pomagają firmom nie tylko w szybszym, lepszym i bardziej rentownym wytwarzaniu produktów, ale także w bardziej zrównoważonym rozwoju. Zrównoważony  rozwój nie jest związany tylko z cyklem życia produktów – jest integralną częścią całego procesu cyfryzacji począwszy od fazy koncepcyjnej.

Dzięki zastosowaniu cyfryzacji i wdrożeniu prawdziwie wszechstronnego cyfrowego bliźniaka wraz z cyfrowymi powiązaniami, które łączą dane z całego cyklu rozwoju produktu, produkcji i cyklu życia usług, tworzymy prawdziwe powiązanie między tym, co wirtualne, a tym, co rzeczywiste. Zasób ten można wykorzystać do zrewolucjonizowania sposobu projektowania i wytwarzania produktów, przy jednoczesnym osiągnięciu celów zrównoważonego rozwoju.