Co trzeba wiedzieć o cyfrowych bliźniakach?

Cyfrowy bliźniak – co ma wspólnego z tobą?

Czas na mały eksperyment! Wyobraźmy sobie, że w przyszłości każdy z nas będzie miał cyfrową replikę samego siebie. Możesz spytać: dlaczego mielibyśmy tego potrzebować? Odpowiedź jest prosta – aby mieć bieżący dostęp do informacji o swoim stanie zdrowia, a także by móc przeprowadzać symulacje, które pozwolą odkrywać potencjalne problemy ze zdrowiem z odpowiednim wyprzedzeniem, przeciwdziałać im, a w konsekwencji cieszyć się dłuższym życiem i pełnym zdrowiem przez wiele lat.

W jaki sposób stworzyć cyfrowego bliźniaka?

Pojęcie cyfrowego bliźniaka bardzo łatwo wyjaśnić – chodzi o stworzenie cyfrowej wersji konkretnej rzeczy, np. produktu, procesu lub usługi, w chmurze. Dzięki połączeniu online między cyfrowym bliźniakiem a jego realnym odpowiednikiem można przeanalizować kondycję „oryginału” i zapobiegać wystąpieniu potencjalnych problemów. Ponadto cyfrowy bliźniak umożliwia przeprowadzanie symulacji cyfrowych, co pomaga usprawniać procesy i zapobiegać nieplanowanym przestojom.

Cyfrowy bliźniak to nic nowego, chociaż największą popularność zawdzięcza nowym rozwiązaniom pojawiającym się na rynku, wykorzystującym Internet Rzeczy i Przemysłowy Internet Rzeczy (IIoT).

Można je tworzyć automatycznie, jeśli mamy połączenie między instalacją obiektową a chmurą, za pomocą urządzenia brzegowego lub poprzez skan jego numeru seryjnego, zrobienie zdjęcia lub dodanie informacji o nim do chmury w sposób ręczny, za pomocą smartfona.

Jak to działa?

Po pierwsze, w większości aplikacji opracowanych przez ekspertów, cyfrowy bliźniak zbiera wszystkie dane z urządzeń, analizuje je i dostarcza klientowi przydatne informacje w syntetycznej postaci. Za stworzenie narzędzi wykorzystujących statystykę, uczenie maszynowe oraz inne obliczenia matematyczne odpowiada dział badawczo-rozwojowy. Chodzi o to, aby stworzyć cyfrową wersję rzeczywistego urządzenia, która automatycznie zbiera wszystkie dane w trakcie jego eksploatacji. Można też wdrożyć algorytmy interpretujące parametry funkcjonalne urządzenia, sprawdzające jego reakcje lub dostarczające odpowiednie dane o zasobach instalacji obiektowej.

Po opracowaniu takiego narzędzia należy sprawdzić jego działanie w praktyce. Na tym etapie trzeba utworzyć cyfrowego bliźniaka dla każdego zasobu. W tym celu wszystkie urządzenia należy podłączyć np. do sieci PROFIBUS, która obejmuje również urządzenie brzegowe, służące do połączenia z rozwiązaniem w chmurze. Po ustanowieniu połączenia miedzy chmurą IIoT a urządzeniem brzegowym każde z urządzeń obiektowych automatycznie zyskuje swoją cyfrową wersję – cyfrowego bliźniaka. Dane z każdego z nich są zbierane i przechowywane w chmurze.

W zależności od usługi wdrożonej na danej platformie IIoT, cyfrowego bliźniaka da się zastosować na wiele sposobów. Są wśród nich na pewno możliwości: wizualizacji danych w przystępny sposób, wprowadzenia konserwacji predykcyjnej, zapobiegania problemom, zanim te zdążą się pojawić, przeglądania bazy zainstalowanych urządzeń pod kątem przestarzałych modeli. Na poziomie operacyjnym wykorzystanie cyfrowych bliźniaków pozwala zwiększyć bezpieczeństwo, efektywność procesu, a także zmniejszyć koszty operacyjne.

Gdzie są korzyści?

Digitalizacja sprawia, że wszystkie inteligentne urządzenia obiektowe przez cały czas dostarczają mnóstwa ważnych danych. Interpretacja tych danych w sposób „ręczny” staje się już dziś niemożliwa. Nierobienie niczego również nie jest dobre, ponieważ pozbawia nas szansy na wykorzystanie informacji o aplikacji i procesie.

Obecnie, aby zrozumieć proces, nie trzeba być specjalistą od danych. Cyfrowy bliźniak pozwala na integrację ze sztuczną inteligencją, uczeniem maszynowym i innymi technologiami związanymi z Przemysłowym Internetem Rzeczy. Istnieje opcja cyfrowych symulacji wykorzystujących dane dostarczane przez ich fizyczne odpowiedniki.

Cyfrowy bliźniak może zbierać wszystkie informacje i uczyć się sam, co pomaga uzyskiwać ważne informacje na temat usprawnień aplikacji lub unikać nieplanowanych przestojów.

Celem opracowania większej liczby rozwiązań w technologii cyfrowych bliźniaków, interpretujących dane pochodzące z ich fizycznych odpowiedników połączonych z chmurą, firmy wykorzystują otwarte platformy. Dostępnych będzie coraz więcej usług rozwiązujących codzienne problemy klientów, wykorzystujących to samo rozwiązanie chmurowe. Poza tym, dla maksymalnego uproszczenia oceny przez cały zespół, syntetyczne raporty po cyfrowej symulacji są zwykle prezentowane na pulpicie.

Dlaczego to ważne dla IIoT?

Mówiąc o IIoT lub Przemyśle 4.0, myślimy o urządzeniach inteligentnych. Dostarczają one przez cały czas wartościowe dane. Są przeciwieństwem rozwiązań autonomicznych, które często występowały w przeszłości w instalacjach przemysłowych. Urządzenia te można połączyć z chmurą i wykorzystać cyfrowe bliźniaki do utworzenia ich wirtualnych odpowiedników.

Rozwiązanie to można rozszerzyć, wykorzystując narzędzie analityczne do interpretacji danych i ich prezentacji w formie zrozumiałej dla całego zespołu. Usługi analityczne mogą być opracowywane w różnych celach – np. inteligentny system do konkretnej aplikacji, analiza zasobów instalacji itd.

Przykładowe aplikacje do tworzenia cyfrowych bliźniaków

Usługa Netilion Analytics od firmy Endress+Hauser pomaga w ewidencjonowaniu i uporządkowaniu wszystkich elementów zasobów w chmurze. Szybko wskazuje możliwe usprawnienia bazy zainstalowanych urządzeń. Pozwala zobaczyć, które z nich są przestarzałe, gdzie je zainstalowano, ocenić możliwości standaryzacji itd. Aby wypróbować to narzędzie, wystarczy utworzyć bezpłatne konto na stronie www.netilion.endress.com. Następnie można wypróbować Netilion Analytics, wprowadzając dane o swoim urządzeniu ręcznie (jeśli nie mamy urządzenia brzegowego) lub automatycznie (gdy mamy urządzenie brzegowe).

Drugą opcją jest użycie aplikacji na telefon Netilion Scanner, dostępnej na systemy iOS oraz Android. Za jej pomocą można zeskanować urządzenie, wykonać zdjęcia i dodać opis lokalizacji. Po zakończeniu cyfrowy bliźniak będzie dostępny z dowolnego miejsca.

Później, po wybraniu usługi Analytics, a następnie Insights, na pulpicie pokażą się wszystkie informacje dotyczące zainstalowanych urządzeń obiektowych. Jak na dłoni zobaczymy wszystkie zasoby, krytyczne punkty pomiarowe, zasoby przestarzałe itp.

Internet Rzeczy wraz z cyfrowymi bliźniakami to podstawa Przemysłu 4.0. W odniesieniu do urządzeń Endress+Hauser aż 40 milionów z nich jest gotowych na otwartą komunikację i Przemysł 4.0. Są to nowoczesne urządzenia pomiarowe, które wspierają użytkownika na każdym etapie procesu produkcyjnego, dostarczając o nim newralgicznych danych, a także odciążając użytkownika od wielu obowiązków.

Wyposażyliśmy sprzęt w zdolność mówienia, jednak wciąż to od nas zależy, czy wysłuchamy, co urządzenia mają do powiedzenia i co z tą pozyskaną wiedzą zrobimy.

Chcesz dowiedzieć się więcej o Przemyśle 4.0? Wejdź na stronę www.netilion.endress.com.

Bartosz Fras, Product Manager – Digital Solutions, Endress+Hauser Polska sp. z o.o.

Endress+Hauser
www.pl.endress.com