13. ožujak 2021.

Digitalni blizanci još ne idu po špeceraj, ali olakšavaju poslovanje

Virtualni dvojnik proizvoda, stroja, proizvodne linije, procesa ili pak cijeloga proizvodnog pogona jedan je od najvažnijih stupova digitalne transformacije. Kompanije koje primjenjuju takve simulacijske modele smanjuju troškove, a razbuktala im se i kreativnost

Raditi manje, ali pametnije bitan je dio digitalne transformacije, a poznata izreka među IT-jevcima 'Never send a man to do a machine's job' upravo oslikava što digitalna transformacija u konačnici treba postići. A to je da dopustimo digitalnim alatima da rade umjesto nas. Digitalni resursi postali su jeftini i samim time su izvor konkurentske prednosti za one koji se njima učinkovito koriste. A mogu se primjenjivati u gotovo svim industrijama, smanjuju troškove, što je veoma važna stavka, ali i ostavljaju konkurenciju daleko iza leđa onih koji digitalnim alatima i znanjima dobro barataju.

Model pun podataka

Za ostvarenje digitalne transformacije dostupne su nove tehnologije za razne industrije. a primjeri iz prakse pokazuju kako se primjenom novih tehnologija na prihvatljiv način mogu preustrojiti proizvodnja, servis, poslovni model ili čak cjelokupna organizacija radi postizanja veće operativne efikasnosti te smanjenja troškova i otpada, ali i smanjenja vremena potrebnog za razvoj novog proizvoda. Globalni trendovi zahtijevaju nove, personalizirane proizvode po prihvatljivoj cijeni. Iz toga proizlaze zahtjevi za proizvodnju sa smanjenim vremenom razvoja proizvoda, optimizacijom troškova uz visoku kvalitetu te fleksibilnost u proizvodnji koja omogućuje raznolikost. Isto se može postići jedino primjenom suvremenih tehnologija kao što je upotreba digitalnih blizanaca (tzv. digital twin tehnologija).

Digitalni blizanac virtualni je dvojnik proizvoda, stroja, proizvodne linije, procesa ili pak cijeloga proizvodnog pogona. Riječ je o simulacijskom modelu koji sadržava sve relevantne podatke koji se mogu upotrijebiti za razvoj, optimizaciju i simulaciju. Temelji se na simulaciji ili virtualnom modelu objekta koji je povezan s informacijama iz stvarnog svijeta (IoT) i tako smanjuje jaz između dizajniranog rješenja i onog stvarno realiziranog. Tako digitalni blizanac oživljuje taj virtualni model stvarnim podacima te omogućava duboko razumijevanje i optimizaciju svih promjena prije implementacije. Pojam digitalnog blizanca datira s početka tisućljeća kada je pojam tehnologije virtualnog prikaza bio u začecima, nije bilo programske podrške, a prikupljanje podataka za napraviti digitalnog blizanca odrađivale su razne, u tom trenutku dostupne tehnologije poput senzora, mjernih i vizijskih sustava.

Daljnjim razvojem tehnologije povećana je mogućnost prikupljanja i obrade podataka i razvijeni su softveri koji su uz vizualizaciju proizvoda omogućili i provođenje računalnih simulacija kako bi se što preciznije odredilo ponašanje proizvoda u realnim uvjetima. Sljedeći korak bila je simulacija u realnom vremenu te implementacija raznih osjetilnih sustava i podsustava kojima je omogućeno praćenje i pohranjivanje raznih parametara također u realnom vremenu. Upravo to, realno vrijeme i mogućnost povezivanja fizičke i virtualne okoline, daje mogućnost da se proizvod neprestano nadgleda, evaluira i uspoređuje s digitalnim blizancem kako bi se u konačnici optimizirao.

Brza škola

Iz Siemensa kažu da suvremeni softverski alati omogućuju efikasniji razvoj proizvoda te simulaciju i testiranja virtualnog blizanca prije nego je uopće napravljen prvi prototip. 

PRIMJERI IZ PRAKSE Primjena u proizvodnji i uslugama

Razvoj proizvoda

Digitalni blizanci mogu pomoći inženjerima da testiraju izvodljivost nadolazećih proizvoda prije lansiranja. Prema rezultatima ispitivanja, inženjeri počinju proizvoditi ili preusmjeravaju fokus na stvaranje izvedivog proizvoda.

Prilagođavanje dizajna

S pomoću digitalnih blizanaca tvrtke mogu dizajnirati razne permutacije proizvoda tako da svojim kupcima u konačnici mogu ponuditi personalizirane proizvode i usluge.

Automobilska i zrakoplovna industrija

Novi automobili uglavnom se razvijaju u virtualnom okružju. Blizanci se rabe u stvaranju virtualnog modela povezanog vozila. Simuliraju i analiziraju fazu proizvodnje i probleme koji bi se mogli pojaviti kad vozilo iziđe na cestu.

Razvoj samovoznih automobila

Iako se postupci digitalnih blizanaca mogu upotrijebiti u tradicionalnoj automobilskoj industriji, digitalni blizanci su zgodni i za autonomne tvrtke koje se bave vozilima. Samovozni automobili sadržavaju mnogo senzora koji prikupljaju podatke o vozilu i okružju automobila. Zbog pitanja odgovornosti koja okružuju autonomna vozila, stvaranje digitalnog blizanca automobila i testiranje svih aspekata vozila pomaže tvrtkama da se osiguraju od neočekivane štete.

Zdravstvo

Digitalni blizanci mogu pomoći pružateljima zdravstvenih usluga da virtualiziraju zdravstveno iskustvo radi optimizacije skrbi i troškova. Za zdravstvenu zaštitu slučajevi upotrebe mogu se podijeliti u dvije skupine:
• poboljšanje učinkovitosti zdravstvenih operacija
• stvaranje digitalnog blizanca bolnice, operativnih strategija, kapaciteta, osoblja i modela skrbi.

Poboljšanje personalizirane njege

Pružatelji zdravstvenih usluga i farmaceutske tvrtke također se mogu koristiti digitalnim blizancima – za modeliranje koda genoma ili fizioloških karakteristika, tako da zdravstvene tvrtke mogu pružiti personaliziranu skrb, poput jedinstvenih lijekova za svakog pacijenta.

Opskrbni lanac

Digitalni blizanci također se široko upotrebljavaju u opskrbnom lancu i logističkoj industriji.

– Time se znatno smanjuje potrebno inženjersko vrijeme potrebno za razvoj, odnosno faze razvoja i testiranja vremenski se preklapaju. Upravo zbog toga moguće je na vrijeme otkriti i potencijalne nedostatke odnosno uvidjeti prostor za poboljšanje te uštedjeti resurse sanirajući nedostatak prije nego se pojavio u stvarnosti. U fazi eksploatacije stroja ili postrojenja digitalni blizanac omogućuje ispitivanje novih funkcionalnosti s ciljem dodatne optimizacije, a tek kada je to zaista i ispitano u virtualnom okružju, može se sigurno i efikasno primijeniti na stvarni primjerak. Osim toga, moguće je na vrijeme uočiti i potencijalne kvarove te spriječiti zastoj u proizvodnji i direktno uštedjeti novac. U složenim industrijskim postrojenjima digitalni blizanci imaju primjenu u stvaranju virtualnog okružja s ciljem školovanja operatera i osoblja kako bi u što kraćem vremenu bili spremni za rad u stvarnom okružju – kažu nam iz Siemensa.

Uvid u ponašanje

Tvrtka CADCAM Grupa, koja pruža sve oblike digitalne transformacije poslovnim subjektima, uključujući konzalting, softver i usluge za razvoj produkata i optimizaciju proizvodnje, putem svoje platforme 3DEXPERIENCE radi digitalne blizance. Direktor tvrtke Drago Cmuk kaže da njihov blizanac na toj platformi još ne može umjesto osobe po špeceraj i ne može sjediti na sastanku, ali zasigurno može uštedjeti znatnu količinu vremena i, što je važnije, novca.

– Uporabom simulacije oživljavamo virtualni model podacima iz stvarnog svijeta, što omogućava duboko razumijevanje i optimizaciju svih promjena prije implementacije. Na taj način razvoj postaje neusporedivo brži i ekonomičniji, a eventualne pogreške se znatno brže i ranije uklanjaju, što skraćuje vrijeme razvoja, daje inženjerima bolji uvid u ponašanje proizvoda i ubrzava i pojednostavnjuje poboljšanje proizvoda – objašnjava Cmuk i dodaje da ioT dodatno oplemenjuje simulacije podacima iz stvarnog svijeta, čime se poboljšava digitalni model, optimiziraju stvarne veličine, točnija je eksploatacija i posljedice svih promjena te je izrada različitih scenarija poboljšana.

Potvrđeno u stvarnosti

Digitalni blizanac jedan je od najvažnijih stupova digitalne transformacije jer znatno pojeftinjuje testiranje inovacija, skraćuje uloženo vrijeme, pa samim time uvelike potiče kreativnost pri razvoju još boljih i kvalitetnijih proizvoda. CADCAM Grupa radila je na mnogo sličnih projekata, a jedan od njih je i projekt tvrtke Pipistrel Vertical Solutions iz Slovenije, koja se uslugama CADCAM-ovih blizanaca koristila u izradi zrakoplova. Cmuk kaže da je napravljena vjerna digitalna simulacija zrakoplova koja je testirana i potvrđena u stvarnosti te je na temelju blizanca napravljena nova letjelica koja je certificirana zbog 'vjerne vizualizacije' i prije nego je fizički napravljen zrakoplov. Interesantno je da je Pipistrel radio i na projektu VTOL-a (leteći taksiji) za Uber te da se radilo s kompozitnim materijalima kao što su karbonska vlakna. Cmuk podsjeća da su tu tehnologiju prvi u regiji upotrijebili u tvrtki Rimac Automobili jer upravo oni rade automobile od takvih materijala.

– U autoindustriji simulacija ili digitalni twin je nužna tehnologija koja se upotrebljava prije nego u crash testu razbijete auto koji vrijedi milijune dolara. Vrhunska tehnološka rješenja i znanja koja su korištena kod Rimca upotrijebljena su u izradi letećih taksija. Mislim da je to strašna stvar, jer na istoj tehnologiji rade Koenigsegg, Tesla, Pininfarina i sl. – govori Cmuk.
Što se tiče primjera iz tradicionalne industrije, možemo navesti Končar – Generatore i motore d.d.

Od ideje do robota
Ta je kompanija na jednom dijelu konstrukcije i proizvodnje krenula od nule i napravila strašan iskorak – preskočila godine razvoja – ima digitalnu platformu kao i Rimac koja mu osigurava digital continuity od ideje do robota (neprekinut digitalni lanac) – što netko zamisli i izračuna, robot proizvede, a sve u jednom sustavu. Naime, u sustavu je napravljen digitalni blizanac (virtualni 3D model) namota generatora, koji se jako teško crtaju, dizajniraju i proizvode.

– Jedan od najkompleksnijih poslova nama je projektiranje namota. To su složeni, prešani namoti od kilometara žice koji prolaze savijanja i oblikovanje u sve tri dimenzije i jako je teško u milimetar predvidjeti konačne dimenzije gotovog namota. Zbog toga prolazimo više prototipova/iteracija kako bismo proizveli namot unutar zadanih tolerancija i visoke kvalitete. Zbog složene strukture i elastičnosti namota to nije nimalo jednostavno – taman kad ga savinete na mjeru, on se malo vrati i iako ste sve dobro projektirali uvijek se pojavi neki problem, pa krećemo iz početka. Imali smo vrlo problematičnih nacrta i rješenja. To je vrlo zahtjevno, a pogreška se skupo plaća u vremenu i materijalu i to je vrlo frustrirajuće – objašnjava Cmuk.

Da bi pobliže objasnio probleme, Cmuk kaže da je za konstrukciju 3D modela običnog 'štapa' potrebno više od 200 raznih ulaznih parametara, pa je onda lako pretpostaviti kako to izgleda kada je riječ o generatoru s kilometrima namota žice i s koliko se parametara tu radi. Dodaje da su u konačnici za Končar odradili projekt s kojim su postignute ukupne uštede u procesu od 35 posto, a veliki benefit je što su reducirali mogućnost pogreške i oslobodili vrijeme ljudima da umjesto rutinskih poslova obavljaju druge, pametnije stvari.