DT4PL

Tegenwoordig is het niet evident meer om industriële vakliteratuur en -tijdschriften open te slaan zonder met de term digital twin te worden geconfronteerd. Een digitale tweeling bestaat typisch uit drie elementen: (1) het werkelijke object, (2) een virtuele, digitale versie ervan en (3) een derde, verbindend element dat continu en vaak in realtime informatie heen en weer stuurt tussen beide voorgaande. De digitale tweeling wordt steeds realistischer naarmate het meer data ontvangt van het werkelijke object gedurende de volledige levenscyclus. En andersom: het fysieke object kan leren van en gefundeerde beslissingen nemen op basis van de simulaties die uitgevoerd worden door zijn virtuele evenknie.

In de industrie raken digitale tweelingen steeds meer ingeburgerd. Al zijn de meeste succesverhalen terug te vinden binnen de scope van een digitale tweeling van een product/machine waar de toepassingen vaak voldoende behapbaar en schaalbaar zijn (zoals bijvoorbeeld applicaties voor voorspellend onderhoud). Nochtans is de potentiële toegevoegde waarde om digitale tweelingen in te zetten in de bredere scope voor productie- en logistieke omgevingen (DT4PL) heel groot en de mogelijke toepassingen op basis van die digitale tweeling legio, zoals bijvoorbeeld operator ondersteuning/training, virtuele inbedrijfsstelling en productie monitoring/optimalisatie. Dit komt door de nood aan beslissingsondersteuning die inherent is aan een omgeving met zo’n complexe interacties tussen een veelheid van entiteiten zoals machines, producten, transportmiddelen, mensen en software voor productie aansturing.

De hoge complexiteit van productie- en logistieke omgevingen brengt naast interessante opportuniteiten echter ook heel wat uitdagingen met zich mee om digitale tweelingen op te zetten en te onderhouden. Het gevolg is dat typevoorbeelden op vandaag vooral gekend zijn als pilootomgevingen en demonstraties van geïsoleerde toepassingen die vaak niet breder uitgerold worden in de industrie door een gebrekkige business case. De belangrijkste oorzaken:

• Het opstellen van een virtuele replica van een productie- en logistieke omgeving is typisch heel arbeidsintensief op het vlak van content creatie en interactie. In het beste geval kan gestart worden van een bestaande digitale fabriekslayout inclusief 3D CAD modellen van alle machines en producten. Maar de eigenlijke uitwerking is sterk afhankelijk van de beoogde toepassing en de gekozen commerciële oplossing. Dit bemoeilijkt de keuze, vereist heel wat expertise en beperkt de herbruikbaarheid. Dit resulteert in hoge initiële kosten en onzekere vooruitzichten op de baten.
• Een productie- en logistieke omgeving heeft nood aan meerdere digitale tweelingen op verschillende abstractieniveaus en voor uiteenlopende toepassingen (o.a. afhankelijk van job profiel). Echter, als deze te weinig geïntegreerd zijn met elkaar zijn die moeilijk te onderhouden en is het quasi onmogelijk om de totale impact van beslissingen te evalueren.
• Heel wat beslissingslogica berust op de menselijke intelligentie en ervaring. Het documenteren en integreren van deze logica (vb. gebruiksscenario’s, operator handelingen, scheduling beslissingen) is een complex proces.

• De algemene doelstelling is het ondersteunen van systeemintegratoren en productiebedrijven bij het kostenefficiënt opzetten en onderhouden van digitale tweelingen van productie- en logistieke omgevingen, met een specifieke focus op 3 cases:
  • Workflow voor een efficiëntere modelcreatie en -onderhoud (Design engineer – CAD/PLM)
  • Case A: Ondersteuning voor virtuele inbedrijfsstelling (Automation engineer – PLC/SCADA)
  • Case B: Ondersteuning voor monitoring en optimalisatie (Operations engineer – MES/WMS)
  • Case C: Ondersteuning voor begeleiding en opleiding (Operator – HMI/DWI)
• Belangrijk is ook het versterken van het bewustzijn bij technologieleveranciers van de noodzaak aan open communicatie en integratie.
• De eerste stap is een marktonderzoek en een classificatie van de huidige methodologieën, de geldende integratiestandaarden, de bestaande commerciële oplossingen en de grootste uitdagingen. Een vergelijkend overzicht zal aan de hand van workshops en symposia kenbaar gemaakt worden aan de brede doelgroep.
• In nauwe samenwerking met de industriële begeleidingsgroep zal het projectteam inzetten op de uitwerking van een DT4PL standaard en toolbox om het hergebruik van informatie te stimuleren binnen digitale tweelingen. Zo kunnen quick wins gerealiseerd worden binnen de drie vooropgestelde cases.
• Begeleiding en documentatie van industriële cases om een beter beeld te kunnen vormen van kosten en baten ter inspiratie voor de bredere doelgroep.
• Er zal een testomgeving uitgebouwd worden waarmee verschillende digital twin workflows opgezet en geëvalueerd kunnen worden. De nodige bouwblokken zullen voorzien worden om de ontwikkelde methodieken toe te passen op een aantal case studies bij de leden van de gebruikersgroep. Deze resultaten zullen structureel ingebed worden in het onderwijsaanbod aan UGent en Howest.