Naarmate onze wereld meer gedigitaliseerd en verbonden wordt, we kunnen er zelfs een virtuele kopie van maken. En dergelijke replica's worden nu gebruikt om scenario's in de echte wereld te verbeteren, van het nauwkeuriger maken van de vliegtuigproductie tot het voorkomen van olielozingen.

Een digitale tweeling is een virtuele replica van een levensechte entiteit, zoals een stad of een fabriek, die vaak in realtime samen met zijn fysieke tegenhanger evolueert door middel van gegevens die via sensoren zijn verzameld. Het kan worden gebruikt als proeftuin om te simuleren wat er onder bepaalde omstandigheden gebeurt of om te waarschuwen voor mogelijke problemen dankzij voorspellende algoritmen.

Een virtuele replica van een stad zou, bijvoorbeeld, allerlei gegevensbronnen gebruiken, van stadssensoren tot meteorologische data, om het transportsysteem van een stad te simuleren. Een simulatie zou vervolgens het effect op de luchtvervuiling kunnen analyseren van het autovrij maken van een bepaalde zone.

"Een digitale tweeling is een concept dat veel dingen beschrijft, " zei Thomas Leurent, CEO en mede-oprichter van Akselos, een Zwitsers bedrijf dat digitale tweelingen bouwt voor de energiesector. "Het kan een 3D-afbeelding zijn die automatisch een fysiek object weerspiegelt (voor zeer nauwkeurige fabricage), maar het kan ook een model zijn dat voorspelt wanneer er onderhoud aan een olieplatform moet plaatsvinden."

Sensoren gebruiken om te meten, bijvoorbeeld, de spanningen van constructies of windbelastingen, bedrijven als Akselos maken een digitale, vaak realtime, simulatie van de fysieke wereld. Het idee van een digitale tweeling, die voor het eerst opdook in 2002, heeft zijn wortels in de koppelingstechnologie die is ontwikkeld door NASA, die gespiegelde systemen heeft ingezet om Apollo 13 te helpen redden. virtuele replica's hebben talloze toepassingen.

Smart city-programma's in plaatsen zoals Portland, de VS, bijvoorbeeld, gebruik digital twins om verkeersstromen te modelleren, Rotterdam, Nederland, bouwt een van zijn havens om zijn activiteiten steeds meer te automatiseren, en er zijn pogingen gedaan om een ​​virtuele kopie van het menselijk lichaam te maken voor medische doeleinden.

Vleugelconstructie

Ze worden ook gebruikt om de productie in de vliegtuigassemblagelijn te verbeteren. Dit is het doel van VADIS, een project dat wordt uitgevoerd door de Universiteit van Nottingham en ruimtevaartbedrijf Electroimpact, beide in het VK.

"We willen de kwaliteit verbeteren en de montagetijd voor de vleugelconstructie verkorten, " zei dr. Joseph Griffin, senior lucht- en ruimtevaartingenieur aan de Universiteit van Nottingham en projectmanager van VADIS. "We willen de gaten meten die geboord moeten worden in een vleugelhuid, en die maatregelen gebruiken om een ​​digitaal model bij te werken. Zo kunnen we het bouwproces afstemmen op een specifiek onderdeel.”

Hoewel veel vliegtuigen er modern uitzien, sommige productieprocessen zijn nog ouderwets en worden handmatig gedaan door gebrek aan digitalisering in de industrie, die, beurtelings, kan ruimte laten voor fouten. Bij de productie van vleugels, bijvoorbeeld, gaten zijn mogelijk niet precies uitgelijnd zoals zou moeten, die dan op het laatste moment aanpassingen aan de lopende band vereist, leidt tot tijdverlies.

Dit behandelen, VADIS bouwt een frame waarin de vliegtuighuiden door sensoren kunnen worden gescand. Dit wordt dan gebruikt om een ​​digitaal model of twin van de vleugel te maken, met al zijn oppervlakken en gaten tot in het kleinste detail geregistreerd. Dit model zou vervolgens worden gebruikt om de bijbehorende onderdelen te bouwen, zodat ze naadloos aansluiten op die specifieke vleugel.

"Ons nieuwe systeem zal ervoor zorgen dat componenten zeer nauwkeurig off-site kunnen worden vervaardigd, en de operators hoeven zich alleen maar zorgen te maken over de montage, "zei Dr. Griffin. "Ze hoeven zich geen zorgen te maken over opnieuw boren en opnieuw werken op het laatste moment." Op deze manier wordt het werk van operators een stuk eenvoudiger, hij zegt.

VADIS wil een digitale vleugelhuid van maximaal 10 meter lang kunnen nabootsen, met een nauwkeurigheid van 0,06 millimeter, volgens Dr. Griffin. '(Hierdoor) houden we de vliegtuigproductie up-to-date en digitaliseren we deze, ' zei dokter Griffin.

Model

Akselos gebruikt ook digitale tweelingen om het onderhoud van de energie-infrastructuur te verbeteren. De technologie van het bedrijf, gecommercialiseerd via de Akselos Integra Software, modelleert de fysica van grootschalige energie-infrastructuur en kalibreert de modellen door middel van allerlei sensoren. "We modelleren alles, van de wieken van windturbines, naar (drijvende) olie- (en gas)platforms ter grootte van (meerdere) vliegdekschepen, ’ zei Leurent.

Ze kunnen een robot gebruiken om de romp van een drijvende productie-opslag- en loseenheid (FPSO) te inspecteren op olie of gas, bevestig versnellingsmeters aan windturbinebladen of meet de hoogte van golven die tegen het metaal van een offshore-installatie slaan met behulp van sensoren. Al die gegevens gaan dan in hun model, die de fysica van het stuk infrastructuur simuleert en voorspelt welke onderdelen het meest kwetsbaar en storingsgevoelig zijn. Dit stelt energiebedrijven in staat om effectiever onderhoudsploegen te sturen.

"De traditionele aanpak is om gepland onderhoud te hebben, " zei Leurent. "Dat levert een enorm percentage op van wat we valse positieven noemen. Dus een onderhoudsploeg moet een gebied inspecteren, maar daar hebben ze niets te doen. Dit is nauwelijks efficiënt, omdat je je bemanningen op het verkeerde been zet (die op hun beurt tijd verliezen), en je zou problemen kunnen missen omdat je niet overal kunt kijken."

Natuurlijk kunt u op basis van eerdere gegevens ook statistisch fouten voorspellen. Maar deze modellen zijn 'heel grof, " volgens Leurent:ze hebben veel data nodig, en nog steeds grote aantallen valse positieven opleveren, vooral voor zeer grote objecten zoals FSPO's.

Door in plaats daarvan zeer gedetailleerde digitale replica's te maken, Akselos gebruikt complexe modellen die bedrijven realtime laten zien waar ze hun onderhoudsploeg heen moeten sturen.

"Dit is heel belangrijk, "zei Leurent. "Want als je een probleem vroeg opmerkt, dat is goed. Maar als je te laat bent, heb je misschien een zeer dure (reparatie of) olievlek op je handen."