Digital Twin (ang. cyfrowy bliźniak) to moda, trend czy nowa koncepcja w uruchamianiu automatyki. Digital Twin zakłada symulacje maszyn, dając możliwość symulacji całych linii produkcyjnych czy fabryk w środowisku wirtualnym. W poniższym artykule postaram się przedstawić tę koncepcję, jej wady i zalety.
Czym jest i jak może nam pomóc cyfrowy bliźniak?
Pierwszym krokiem takiego podejścia we wdrożeniu jest bezpośrednie przeniesienie samej koncepcji lub przeniesienie istniejącego projektu technicznego z postaci rysunków do wizualizacji. Obecnie wizualizacje stają się już standardem w projektowaniu nowych prototypowych instalacji.Te zadania wymagają kwalifikacji z zakresu wizualizacji, a przy wdrażaniu poszerzenia ich o elementy symulacji. Co za tym idzie, konieczne jest zaangażowanie do pracy większej liczby specjalistów takich jak konstruktorzy czy informatycy. Zastosowanie wirtualizacji pozwala na wcześniejsze rozpoczęcie pracy nad oprogramowaniem. Umożliwia również automatyzację maszyn i linii produkcyjnych dzięki możliwości uruchomienia i testowania na cyfrowym bliźniaku, skracając tym samym czas etapu procesu uruchomienia maszyny czy instalacji.
Rozpoczęcie wcześniejszej pracy nad oprogramowaniem powoduje problemy we wdrażaniu zmian zaistniałych przy późniejszej budowie rzeczywistych instalacji, które nie muszą wynikać z technologii produkcji. Dlatego ważniejsza niż zwykle będzie komunikacja i współpraca projektantów, mechaników, elektryków oraz inżynierów oprogramowania i symulacji. Przed samymi inżynierami symulacji stoi duże wyzwanie odwzorowania modeli systemów produkcyjnych w sposób zbliżony do rzeczywistego, co w momencie wypracowania już powszechnych rozwiązań w postaci bibliotek pozwoli na redukcję czasu i kosztu wdrażania następnych koncepcji cyfrowych fabryk. Jednakże należy pamiętać o ograniczeniach samej symulacji wynikającej z możliwości obliczeniowych komputerów, co w przypadku symulacji szybkich lub złożonych procesów jest bardzo ważne. Coraz większe wielkości instalacji oraz dokładniejsze wizualizacje i symulacje wpływają na wymagania co do zastosowanego sprzętu komputerowego, ale także na sam czas realizacji wirtualnego projektu.
Czy wirtualizacja zastąpi rzeczywiste uruchomienie?
Z pewnością wykorzystanie symulacji nie zastąpi w całości rzeczywistego uruchomienia instalacji przemysłowych, na których występuje czynnik ludzki taki jak regulacja położenia czujników, czy błędy w okablowaniu. Czynniki te wychodzą podczas rzeczywistego uruchomienia, a na ten moment nie jest możliwe ich symulowanie. Trzeba też pamiętać, że często nowe instalacje są integrowane z już istniejącymi maszynami czy innymi instalacjami. Bardzo często występuje zmiana wymagań wobec rzeczywistych obiektów po uruchomieniu np. podnoszenie wydajności produkcji ponad znamionową założoną na początku projektu. Wynikiem tego pojawiają się kolejne problemy w aspekcie uruchomienia lub zmian w samej symulacji. Istotnym jest aktualizowanie stanu stymulacji w celu ponownego użycia jej w przyszłych projektach.
Jakie mogą być inne zastosowania cyfrowego bliźniaka?
Efektem tworzenia cyfrowych bliźniaków może być ich zastosowanie do szkolenia operatorów maszyn. Z pomocą technologii VR klienci mogą z wyprzedzeniem wyszkolić pracowników, wpływając na skrócenie czasu rozruchu instalacji i zmniejszenie strat spowodowanych przez niedoświadczonych operatorów.
Innym zastosowaniem może być wykorzystanie w edukacji, co daje dużą różnorodność i indywidualizacje w symulacji instalacji przemysłowych podczas zajęć. Sama wirtualizacja ma niższy koszt utrzymania rzeczywistej infrastruktury i może być ogólnodostępna.
Wirtualizacja i symulacja ma już od lat szerokie zastosowanie w zakresie programowania robotów nie tylko przemysłowych, a wypracowane rozwiązania są już dobrze poznane i pozwalają uniknąć nieprzewidzianych ruchów robota. Praktyczne użycie wirtualnego uruchomienia może mieć pierwsze zastosowanie w przypadkach:
- bardzo złożonych procesów,
- bardzo krótkiego czasu rzeczywistego uruchomienia,
- drogiego materiału do celów testowych.
W przypadku modernizacji maszyn, czasy przestojów mogą zostać zmniejszone, co w konsekwencji prowadzi do redukcji strat i większej pewności w planowaniu prac.
Na koniec pozostawiam pytanie i zapraszam do dyskusji: czy „inżynieria symulacji” ma obecnie dobry czas na rozwój?
 Artykuł został nagrodzony w Konkursie iAutomatyka – edycja Styczeń 2019 
Nagrodę Głośnik JBL od firmy Finder + gadżety firmowe dostarcza ambasador konkursu, firma Finder |
