Jakie możliwości daje cyfrowy bliźniak? Startupy dostarczają rozwiązania kolejnym branżom

Dodane: 19.10.2021

Jacek Stężowski

Udostępnij:

Digital twin to cyfrowa replika fizycznych obiektów, procesów i systemów. Można śmiało stwierdzić, że jest to obok IoT, Big Data i przetwarzania chmurowego jeden z filarów czwartej rewolucji przemysłowej.

Termin „cyfrowy bliźniak” w obecnym kontekście został po raz pierwszy użyty przez Johna Vickersa z NASA w 2002 roku. Sama technologia zadebiutowała już w latach 70. podczas programu kosmicznego Apollo XIII. Umożliwiło to inżynierom NASA pracę z maszynami znajdującymi się w przestrzeni kosmicznej (a raczej ich wirtualnymi odpowiednikami).

Rozwiązania oparte na cyfrowych bliźniakach wykorzystują zarówno światowi potentaci tacy jak Siemens, IBM lub General Electric, jak i startupy, które tradycyjnie wprowadzają powiew świeżości do branży.

Digital twin dla produkcji

MEIK Labs to chilijski startup, który oferuje rozwiązania oparte na cyfrowych bliźniakach firmom produkcyjnym. Startup dostarcza swoim klientom wirtualne repliki parku maszynowego, wytwarzanych produktów, poszczególnych procesów bądź operacji.

Jest to realizowane poprzez przekształcanie plików CAD na model znajdujący się w wirtualnej rzeczywistości. Obsługa cyfrowych bliźniaków odbywa się za pomocą platformy chmurowej, która umożliwia ich odtworzenie na dowolnym komputerze (dzięki zdalnej akceleracji graficznej).

Rozwiązanie zostało wzbogacone o technikę uczenia maszynowego umożliwiającą przewidywanie awarii i innych niechcianych zdarzeń.

Oprócz branży produkcyjnej, technologia MEIK Labs jest wykorzystywana w górnictwie, akwakulturze oraz przyczynia się do rozwoju smart cities.

Konserwacja predykcyjna a cyfrowe bliźniaki

Digital twin w branży produkcyjnej rozwija również niemiecki startup MetaTwin. Nasi zachodni sąsiedzi skupili się na utrzymaniu ruchu. Oprócz procesów produkcyjnych, rozwiązanie może być wykorzystane także w logistyce.

Startup korzysta z narzędzi symulacyjnych wspomaganych przez AR oraz IIoT. Nadrzędnym celem jest minimalizacja przestojów i efektywne planowanie prac konserwacyjnych. Narzędzia MetaTwin wykorzystują technologię kodów kreskowych 2D, RFID oraz Bluetooth.

Cyfryzacja procesów jest gwarantem ich ciągłości. W taki sposób przedsiębiorstwa produkcyjne redukują koszty związane z zawodnością maszyn.

Zarządzanie budową tuneli

Tunnelware to kolejny niemiecki startup oferujący technologię cyfrowych bliźniaków. Tym razem odbiorcami produktu są firmy budowlane.

System Tunnelware wspiera przede wszystkim budowę tuneli. System zarządzania budową tuneli został oparty na chmurze. Umożliwia on wizualizację i analizę procesu w formacie 5D. Tak powstaje interaktywny projekt o dowolnej skali (od pojedynczych przejść podziemnych po tunele metra).

Dane (m.in. o warunkach glebowych) są zbierane za pomocą dedykowanych czujników. Na ich podstawie generowane są raporty oraz powiadomienia w czasie rzeczywistym. Ponadto system opracowany przez startup daje możliwość zarządzania narzędziami tnącymi wykorzystywanymi podczas budowy tuneli (wraz z kontrolą ich stanu technicznego).

Cyfryzacja branży medycznej

Ogromnym polem do popisy dla rozwiązań bliźniaczych jest branża medyczna. Cyfrowe bliźniaki mogą się przyczynić do przełomowych dokonań w tym obszarze.

Doskonałym przykładem tego jest niemiecki Virtonomy. Technologia opracowana przez startup wspiera producentów urządzeń medycznych na różnych etapach cyklu życia produktu, od fazy koncepcji, przez ocenę przedkliniczną po nadzór po wprowadzeniu do obrotu.

Cyfrowe bliźniaki pomagają w zrozumieniu ograniczeń anatomicznych grupy docelowej. Dane zebrane przed przystąpieniem do produkcji urządzenia pomagają zoptymalizować cały proces i wyeliminować potencjalne błędy.

Virtonomy rozwija i posiada już obszerną bazę danych anatomicznych modeli 3D ludzi i zwierząt o szerokiej różnorodności płci, wieku, wielkości, pochodzenia etnicznego i historii medycznej.

Firma Babylon Health opracowała aplikację Healthcheck, która pozwala użytkownikom diagnozować ich aktualny stan zdrowia oraz kontrolować to jak może się zmienić w przyszłości. Na podstawie kwestionariusza dotyczącego stylu życia i rodzinnej historii chorób, aplikacja oparta na sztucznej inteligencji tworzy cyfrowego bliźniaka pacjenta. W ten sposób szacowane jest ryzyko zachorowania na daną dolegliwość w przyszłości a pacjent otrzymuje praktyczne zalecenia dotyczące trybu życia.

Digital twin po polsku

Tworzenie cyfrowych bliźniaków wymaga odpowiedniego zaplecza technologicznego. Mowa m.in. o zasobach obliczeniowych i chmurowych. Sercem takiego układu jest rozwiązanie, które zapewni odpowiednią łączność o wysokiej przepustowości. Wszystko to posiada polsko-austriacki startup cthings.co.

cthings.co w swoim portfolio posiada kilka rozwiązań bazujących na 5G i przetwarzaniu brzegowym w czasie rzeczywistym. Jednym z nich jest kompleksowy system 5G Suite of Solution obejmujący wielozadaniowe urządzenie 5G IoT Gateway z wbudowanym połączeniem 5G i WAN, system operacyjny oraz platformę do zarządzania danymi. Urządzenie umożliwia tworzenie cyfrowego bliźniaka procesów bądź produktów, zapewniając szeroką i szybką integrację maszyn, aplikacji i czujników. Doskonale sprawdza się w nowoczesnym parku maszynowym, gdzie gromadzone dane umożliwiają optymalizację procesów linii produkcyjnej oraz predykcyjne utrzymanie ruchu maszyn. Komunikacja w trybie 5G umożliwia gromadzenie ogromnej ilości danych z rozproszonych w całym parku maszynowym czujników, urządzeń i robotów, analizowanie ich pracy, stanu zużycia oraz natychmiastowe generowanie raportów w celu podejmowania kluczowych decyzji. Prostota całego pomysłu, na którym opiera się produkt cthings.co, pozwala na połączenie systemu operacyjnego praktycznie z dowolnym procesem, urządzeniami lub sieciami IoT – opowiada Arnold Wierzejski, CEO startupu.

Kolejnym rozwiązaniem cthings.co jest system CLASP (zaimplementowany m.in. w polskich oddziałach korporacji Valmont). Opiera się on na czujnikach lokalizujących sygnały z trakerów przytwierdzonych do obiektów mobilnych. Dzięki temu, można łatwo je namierzyć, wykonać raport tras oraz przepracowanych godzin i w efekcie zoptymalizować pracę.

Cyfrowy bliźniak to również przyszłość zrównoważonych miast, które będą musiały zarządzać zwiększającym się ruchem miejskim czy tworzyć i optymalizować plany przeciwdziałania zmianom klimatycznym.

– Gwałtowne zmiany pogody, zalania, susze, walka ze smogiem, utrzymanie bioróżnorodności – tutaj również z pomocą idzie nam technologia, która wspiera człowieka w przewidywaniu zmian pogody i umożliwia odpowiednio szybką reakcję. Jednym z przykładów zastosowania cyfrowego bliźniaka w obszarze Smart City jest inteligentne zarządzanie przepływem wody i budowanie modeli analitycznych dla jej obiegu w celu optymalizacji i oszczędności jej zasobów oraz kosztów oczyszczania. cthings.co wraz z duńską firmą NID ApS realizowało program w tym obszarze w Danii. W minionych latach w Kopenhadze gwałtowne ulewy spowodowały liczne zalania i podtopienia, a zniszczenia szacowano na miliony euro. Zaczęto poszukiwać rozwiązania, które w obliczu zagrożenia ulewnym deszczem będzie reagować natychmiastowo, a nawet może przewidzieć wcześniej zagrożenie. cthings.co wraz z firmą NID ApS stworzyła inteligentne włazy kanalizacyjne, które dzięki specjalnym czujnikom na bieżąco komunikują poziom wody. Zbierane dane w połączeniu z informacjami o wysokości opadów generowane są w raporty. Analiza zebranych danych pozwala na podjęcie odpowiednich kroków zabezpieczających, przekierowanie wody do zbiorników retencyjnych i odpowiednio wczesną reakcję – dodaje Arnold Wierzejski.

Czas reakcji, efektywność i precyzja Czwarta rewolucja przemysłowa to nie tylko nowe sposoby pozyskiwania danych, ale również innowacje w obszarze ich wizualizacji i przetwarzania.  Połączenie fizycznego obiektu i jego wirtualnego modelu daje ogromne możliwości optymalizacji procesów i ulepszania produktów.

Cyfrowy bliźniak jako model wykonany z niezbędnych dla nas danych, skraca czas realizacji danego projektu i generuje oszczędności finansowe. Potencjał drzemiący w tej technologii jest ogromny. Wynika to z nieograniczonej różnorodności modelowanych zasobów. Dowodem na to są powyższe startupy, działające w skrajnie różnych branżach.