11-06-20

Digitale Twinning als oplossing voor black boxes in de productie

De steeds complexere productie-omgeving. Een metaforische black box.

Terwijl het enorme voordelen en kansen voor concurrentievermogen biedt, heeft de groei van sensoren, embedded systemen en automatisering de moderne productieomgeving steeds complexer gemaakt. Het groeitempo van deze complexiteit zal niet snel afnemen en neemt in feite exponentieel toe.

In tegenstelling tot vroeger maakt deze nieuwe complexiteitsnorm het voor de individu op de werkvloer bijna onmogelijk om een adequaat overzicht te krijgen volledige productieomgeving, vooral in meer geavanceerde fabrieken. Waar vroeger de productiemanager of planner in staat was om de complexiteit van de productievloer en zijn machines te begrijpen, is dit nu niet langer altijd mogelijk. Laat staan dat zij de impact van veranderingen binnen de processen of de productieomgeving kunnen overzien.

De steeds complexer fabriek verandert in een metaforische black box. Een black box waarvan men de algemene functionaliteit en het proces begrijpt, maar waarvan de interne werking van systemen, machines en processen zelden door één technicus of operator volledig wordt begrepen. Deze black boxes maken het moeilijk om de volledige productieomgeving voor de werknemers en het bedrijf zelf te overzien. Vooral wanneer gekeken wordt naar verschillende besturingsniveaus in de productieomgevingen en vanuit verschillende perspectieven, kan het steeds moeilijker worden om een holistisch overzicht van een systeem te krijgen.

Digital Twins als oplossing voor complexe gegevens
Digital twinning zou de oplossing kunnen zijn voor de industriële behoefte aan meer controle en inzicht in onze moderne productie-ecosystemen en infrastructuur. Digital twinning kan fungeren als een brug tussen de fysieke en virtuele omgeving. Het kan worden gebruikt om veranderingen in omgevingen, processen en individuele machines te simuleren, waarbij de gegevens in hun context worden weergegeven en het effect van veranderingen virtueel wordt geïllustreerd. Daarom wordt de toename van kennis en de toepassing van sensortechnologie in haar voordeel gebruikt. Door de verkregen data in haar context te plaatsen, zal het tastbaar en begrijpelijk worden. Hierdoor wordt het makkelijker on veranderingen te verbinden met en aan te passen aan de fysieke wereld.

Digital Twinning zal naar verwachting essentieel worden met de opkomst van geavanceerde technologie. Veel industrieën zijn al bezig met het verkennen en toepassen van Digital Twinning-principes. Moderne energie-infrastructuursystemen, de ontwikkeling van autonome voertuigen en toepassingen in de lucht- en ruimtevaart zijn slechts een paar voorbeelden van gebieden waar we de toepassing van deze virtueel-fysieke brug zien.

Digital Twinning kan daarnaast in fabrieken de ontbrekende schakel worden tussen vastgelegde gegevens en doelgerichte toepassing. Deze link kan worden gebruikt voor het formuleren van een strategie voor actie en of verranderingen. Complexe gegevens kunnen worden gerepresenteerd op een zinvolle gecontextualiseerde manier die aangepast is aan de gebruiker en welke informatie die nodig heeft. Het vermindert de lawine van complexe systeemgegevens die zo vaak ofwel nietszeggend zijn ofwel te veel is om tot een praktische oplossing te komen. De gegevens kunnen in het juiste perspectief en op het juiste aggregatieniveau worden gepresenteerd om een context te bieden die praktisch is. Kortom: Informatie op de juiste manier, voor de juiste persoon, op het juiste moment.

Problemen en fouten in complexe systemen kunnen ook worden gepresenteerd op een manier die laat zien wat er gebeurt in de context van real-world datasets of processen. Op die manier wordt wat er in de metaforische black box gebeurt, tastbaar en begrijpelijk. Door deze virtuele vertaling te vergelijken met de realiteit kunnen nieuwe inzichten worden verkregen door ofwel ontbrekende datapunten te identificeren, ofwel een verkeerde vertaling tussen virtuele en fysieke entiteit te vinden. Het belangrijkste voordelen die we hier zien zijn; beter geïnformeerde besluitvorming, het aanbieden van een flexibele digitale leeromgeving die ondersteunt en begeleidt bij het nemen van beslissingen en het veilig finetunen en testen van verschillende scenario’s zonder het risico op schade of downtime van waardevolle machines.

Digital twinning zal het mogelijk maken om de complexiteit van het systeem te verminderen en de inhoud van de mysterieuze black boxes te ontrafelen en begrijpbaar maken. Het wordt eenvoudiger om een holistisch overzicht te behouden en het inzicht terug te geven aan het bedrijf en zijn werknemers. Dit zal leiden tot beter geïnformeerde en betere beslissingen.

Deel deze blog

Maaike
Slot

Maaike Slot is werkzaam als Research Engineer bij FIP-AM@UT en zich richt op digitale transformatie voor de maakindustrie en werkt samen met meerdere opdrachtgevers aan conceptualisering en implementatie van de digital factory. Maaike, een welbespraakt spreekster over verschillende I4.0-technologieën, rondde haar master in 2019 af met een opdracht rond digitale jumelages bij KLM. Ze zet dit onderzoek voort voor haar PhD, met als onderwerp Digital Twinning.