De ultieme gids over Digital Twins

De industrie is in de ban van digital twins, virtual twins en plant layout. Je zult ongetwijfeld hebben afgevraagd wat het is en wat je er mee kan. Is het een hype? Heb je een speciale bril nodig om met een virtual twin te werken? En wat levert het op?

We hebben zoveel mogelijk vragen voor je op een rij gezet en ze voorzien van een antwoord. Je kunt ze van voor tot achter doorlezen, zodat je daarna alles weet over dit onderwerp. Maar we houden er rekening mee dat je deze gids vooral gebruikt als een naslagwerk. Daarom hebben we alle vragen voor je gecategoriseerd. Kies in het menu links voor het onderwerp waar dat jij meer over wilt weten en vind heel gericht de antwoorden waar je naar op zoek bent. 

Basiskennis

Wat is een digital twin?

Een digital twin is een virtuele representatie van een object of systeem tijdens zijn gehele levenscyclus. Het is een zo accuraat mogelijke weerspiegeling van de werkelijkheid, of dit nu een object, proces, organisatie of persoon is.

De twin wordt steeds bijgewerkt op basis van real-time data. Door machine learning en simulatie helpt een digital twin je om beslissingen te maken.

Zo kan een organisatie de operatie van een fabriek of netwerk monitoren, voorspellen wanneer onderhoud nodig is en bestaande processen verbeteren. Hoewel de digital twin virtueel is, dient het als een brug tussen de echte wereld en de digitale. Door meerdere twins aan elkaar te koppelen, zie je namelijk hoe dat verschillende systemen of producten met elkaar interacteren. Je krijgt dan een realistische weergave van alle processen in bijvoorbeeld een fabriek, of zelfs een hele stad.

Wat is een virtual twin?

Één aanbieder van Digital Twins zegt de werkelijke en digitale werelden nog verder te laten samensmelten dan een reguliere Digital Twin. Ze noemen het de Virtual Twin Experience. Dit virtuele model real-time verbonden met de fabriek en zo mogelijk zelfs de toelever- en leverketen. Alle partijen zijn via de cloud verbonden aan de virtual twin. Zo ontstaat een closed-loop systeem. Welke voordelen dat oplevert lees je in hun ebook.

Virtual Twin closed loop

 

Wat is plant layout?

Plant Layout is de algemene opstelling van het productieproces, de opslagruimte, de voorraadkamer, de gereedschapsruimte, de materiaalbehandelingsapparatuur, de gangpaden, de diensten van de werknemers, etc. Het zorgt voor de meest effectieve inzet van de mensen, materialen en machines in het productieproces. Kortom, het is een masterblauwdruk voor het coördineren van alle operaties die in de fabriek worden uitgevoerd.

Op basis van 2D-plattegronden maak je in Plant Layout software een 3D-lay-out waarvan de onderdelen eenvoudig te verplaatsen, vast te zetten of uit te lijnen zijn. Zo bouw je een realistische weergave van de huidige of een toekomstige werkelijkheid. De Plant Layout is uitstekend te koppelen aan je digital of virtual twin. Je kunt dan direct het effect testen van verschillende lay-outs. Zo voorkom je kostbare herontwerpen die anders pas na realisatie in de werkelijkheid zichtbaar zouden worden.

plant layout (2)

Wil je meer weten? Bekijk dan onze webinar over Plant Layout. of lees verder op onze blog


vier pijlers

Waarbij helpt een digital twin?

Samenwerken

Samenwerking is het proces waarbij belanghebbenden samenkomen om te werken aan een gezamenlijk  project. Dit kan binnen dezelfde organisatie zijn, of binnen een gehele keten. Denk aan een product dat vanaf ontwerp tot aan het einde van zijn levenscyclus onderdeel is van een virtual twin. Er zijn bij dit product verschillende partijen betrokken voor ontwerp, monitoring, onderhoud, etc. De virtual twin is een single-source-of-truth, waardoor iedereen met dezelfde informatie werkt.

Modelleren

Modelleren is het startpunt voor digitalisering. Het is de weergave van fysieke systemen (en vaak ook mensen) om een ​​nauwkeurige weergave van machines, processen en workflows te creëren. Real-time data en machine learning zijn de basis voor je virtual twin. Alles wat je meet (denk aan sensoren voor temperatuur, het weer of machine performance), is input voor de digitale versie.  Hoe hoger de nauwkeurigheid van je data, des te accurater reflecteert je virtual twin de werkelijke situatie.

Optimalisatie

Optimalisatie is het resultaat van de Virtual Twin Experience, het proces waarbij wijzigingen worden getest, virtueel worden uitgeprobeerd en dan opnieuw worden getest om knelpunten in de productie te verminderen en de efficiëntie te verbeteren. Hiermee kun je van planningswijzigingen echte 'what if'-experimenten maken, waarbij veel wijzigingen in real-time worden herhaald, van apparatuurcycli tot werktijd- en bewegingsonderzoek.

Performance

Performance is het uiteindelijke doel van de implementatie van nieuwe processen en procedures die digitaal in de Virtual Twin zijn uitgewerkt. Zo zijn productiewijzigingen snel, probleemloos en wordt downtime geminimaliseerd. Met sensoren uitgeruste apparatuur stuurt vervolgens real-time gegevens terug naar de twin om de resultaten te bevestigen en een nieuwe basislijn vast te stellen voor de volgende reeks experimenten en verbeteringen.

Processen waarbij een Virtual Twin je bij uitstek kan ondersteunen, zijn:

  • Smart automation met IioT-connected control
  • Product Lifecycle Management (PLM)
  • CAD-ontwerpen
  • Digitale simulatie
  • Manufacturing Process Management (MPM)
  • Manufacturing Operations Management (MOM)
  • Virtual Reality en Augmented Reality (VR/AR)

Bij een Augmented Reality toepassing loop je bijvoorbeeld door een virtuele opstelling van je Plant Layout. Je hebt dan wel een speciale bril of app op je telefoon nodig. 

Betrouwbaar

De status van apparatuur en productielijnen is direct zichtbaar, zo zie je of er onderhoud nodig is.

Prestaties

Door verbeterde OEE is er minder uitvaltijd en profiteer je van verbeterde prestaties.

Productiviteit

Produceer sneller en elimineer inefficiënte processen met een single-source-of-truth.

Inzichten

Met real-time data en machine learning maak je betere voorspellingen en beslissingen.

Beheers risico's

Monitor beschikbaarheid van producten,  marktreputatie en meer door de hele keten. 

Betere klantenservice

Klanten kunnen bijvoorbeeld op afstand zelf aangepaste producten configureren. 

Flexibiliteit

Reageer direct en speel succesvol in op onverwachte veranderingen in de markt.

Kwaliteit

Meet productprestaties in meerdere realtime  omgevingen als input voor toekomstige producten.

Kansen

Speel in op kansen zoals massa-aanpassing, gemengde productie, kleine batches en meer.

Meer winst

Lagere kosten door een efficiëntere keten, betere beslissingen op basis van meerdere scenario's. 

Marktontwikkelingen

Op welke uitdagingen geeft een Digital of Virtual Twin antwoord?

Fabrikanten hebben onder andere  te maken met veranderende verwachtingen van klanten en hoge druk op winstmarges. We gaan er wat dieper op in. 


Uitdaging

Veranderende verwachtingen van klanten

De markt is constant in beweging om klanten zo goed mogelijk te bedienen. Verplaats je in de schoenen van een (fictieve) klant die een nieuwe productielijn wil. Hij heeft keuze uit twee leveranciers.

Partij 1 laat hem een 3D animatie van zijn eigen fabriek zien. Hij ziet hoe de nieuwe productielijn past in zijn gebouw en wat de business case is.

Partij 2 is ook een uitstekende machinebouwer met een goede reputatie. Het enige verschil is dat hij minder vooruitstrevend is.

Partij 2 levert geen 3D weergaves of data over de business case: de extra efficiëntie en productiviteit, het benodigde FTE, de terugverdientijd… het blijft allemaal giswerk.

Zou de klant kiezen voor partij 1 of 2? 

Met IIoT en digital twins verzamelen machinebouwers daarnaast data over het gebruik van hun producten in verschillende contexten. Het levert waardevolle inzichten op. Die zijn vervolgens weer te vertalen naar productverbeteringen en innovaties. 


Uitdaging

Hoge druk op winstmarges

Investeerders zetten druk op bedrijven om duurzame groei te stimuleren en de winst te vergroten met dezelfde of minder middelen. Dat is een uitdaging, zeker wanneer er onverwachte ontwikkelingen zijn in de markt of er een tekort is aan voldoende geschikt personeel.

Om dan toch de winstdoelen te bereiken, zoeken bedrijven naar manieren om meer te innoveren, het first-time-right percentage te verhogen en de time-to-market te verkorten.

Dit betekent een beter beheer van interne gegevens, het opzetten van een platform voor samenwerking en het implementeren van een model-first-strategie om giswerk te verminderen dat projecten kan laten ontsporen en vertragen.

Ook bij deze uitdaging levert een virtual twin toegevoegde waarde. Wanneer iedereen direct toegang heeft tot de juiste data, worden beslissingen gemakkelijker genomen, stromen projecten sneller en neemt het slagingspercentage toe.

Voor welke branche of industrie zijn digital twins en plant layout geschikt?

Doordat digitalisatie steeds verder gaat, worden digital twins in de toekomst waarschijnlijk door allerlei bedrijven gebruikt. De markt voor digital twins overschreed in 2020 de waarde van 5 miljard dollar en zal naar verwachting tot 2027 groeien met meer dan 35% CAGR.

Nu zien we dat digital twins nog maar bij een beperkt aantal bedrijven in gebruik zijn. Om de digital twin te laten werken, is er een stroom aan sensorgegevens nodig om de digital twin te voeden. Zonder voldoende sensoren is je digital twin niet accuraat. Het is dus niet alleen maar een investering in software en de implementatie ervan. Daarom zien we digital twins vooral worden toegepast bij bedrijven met complexe producten of ketens. Daar zijn de voordelen van een digital twin het snelst zichtbaar. Denk aan bedrijven die machines of productielijnen produceren, of gebouwen en bruggen die gebonden zijn aan strikte regels. Maar ook bedrijven die sterk geraakt worden door problemen in de global supply chain zien digital twins als uitkomst om het hoofd boven water te houden.

Plant layout is al veel breder toegepast dan digital twins. Het is een belangrijk onderdeel van het productieproces. Een efficiënte fabriekslay-out maakt de operatie soepeler, vertragingen worden vermeden en kosten worden goed beheerst. Er zijn veel voordelen om een plant lay-out op te stellen. En tegenwoordig kan dat niet alleen als een plattegrond, maar in 3D. Met behulp van software herken je gemakkelijk bottlenecks, inefficiënte verplaatsingen, problemen die ontstaan door de dimensies van het product, en nog veel meer.

 

lalit-kumar-HpPmiduLDC0-unsplash

En is het ook geschikt voor een KMO of MKB-bedrijf?

Virtual twins zijn niet langer alleen geschikt voor ruimtevaartbedrijven. Doordat plant layout en digital twins een fikse investering kosten, nemen op dit moment vooral grotere fabrikanten deze stap. Maar soms is het ook de moeite waard voor kleine en middelgrote fabrikanten. Het levert namelijk de mogelijkheid op voor oneindig veel iteraties. Wat de toegevoegde waarde daarvan is, kun je je wel voorstellen!

Je hebt niet langer een toegewijde R&D lijn nodig, want die heb je met plant layout al digitaal. Productiemanagers en tecnici ontwikkelen en testen nieuwe configuraties in 3D, voordat ze de dure en risicovolle stap zetten om de productie te onderbreken voor een wijziging. En met virtuele ‘what-if’-experimenten proberen ze verschillende technieken en technologieën uit om te zien wat werkt en wat niet.

Is er verschil tussen virtuele en 'echte' data?

Uitdagingen2De opdracht van de meeste digital twins is eenvoudig: verzamel ‘echte’ gegevens en gebruik deze in het virtuele systeem om gedrag te modelleren, of simuleer virtuele gegevens om het verwachte gedrag van het daadwerkelijke systeem te testen. Het doel is om systeemuitkomsten te bepalen zonder directe toegang tot het echte systeem of delen daarvan. Zo versterken gegevens uit de werkelijkheid de digitale data en andersom. 

Maar waarom hebben we echte gegevens nodig?In de werkelijkheid kan iets onverwachts gebeuren waardoor de voorspelde gegevens niet meer kloppen. Feedback van echte systemen helpt om het gedrag van een systeem te begrijpen en eventuele afwijkingen ten opzichte van het plan te ontdekken. Als systemen zich maar zouden gedragen zoals ze zouden moeten, zou dat niet nodig zijn. Dan zou het voldoende zijn om te worden geïnformeerd wanneer het systeem zijn opdracht heeft volbracht.

Werkt een virtual twin ook samen met ongestructureerde data, zoals emails?

Hoewel veel Business Intelligence-applicaties wél gestructureerde gegevens verwerken, ondersteunen ze niet gemakkelijk ongestructureerde gegevensbronnen, zoals e-mails, documenten die zijn opgeslagen in mappen of SharePoint. Daardoor blijven informatiesilo’s bestaan. Waarom zou een digital twin dit wél kunnen oplossen?

Single-source-of-truth voor alle partijen.

Samenwerkingsplatform dat de stroom van emails vervangt.

Koppel kernapplicaties, zoals ERP, MES, EAM of PLM zonder datawarehouse.


resultaat

Meer flexibiliteit


Verrijk informatie met metadata voor krachtigere, efficiëntere zoekmogelijkheden


Maak complexe berekeningen via kunstmatige intelligentie (AI) en machine learning;


Dashboards, KPI’s en heatmaps met 3D visualisaties met data uit de virtual twin

Hoe start ik met plant lay-out, een digital of virtual twin? 

Voordat je aan de slag gaat met deze technologieën, is het belangrijk om een inventarisatie te maken van de huidige situatie:

  • Beschikt je organisatie al over PLM, begin dan met het definiëren van het product in 3D en een omgeving voor productsimulatie.
  • Als het bedrijf al een initiatief voor industriële transformatie heeft, definieer dan een digital twin-project als onderdeel van die inspanning.
  • Als er geen formeel initiatief voor industriële transformatie is, kies dan een beperkt product- of fabricagebedrijfsproces dat baat zou hebben bij het gedetailleerde overzicht dat een digitale tweeling kan bieden.

En beantwoord ook de volgende vragen:

  • Wat is het volwassenheidsniveau van mijn bedrijf?
  • Zijn we klaar voor bedrijfstransformatie?
  • Wat zijn de pijnpunten die een Digital Twin kan oplossen?
  • Wat is mijn vermogen om te innoveren?
  • Hoe ga ik mijn Intellectuele Eigendom beschermen?

Vervolgens wil je de toegevoegde waarde voorspellen, zodat je weet welke terugverdientijd je kunt verwachten. Hoe wij dit proces met een van onze eerdere klanten hebben doorlopen, lees je in onze blog.

 

Lees meer op onze blog

Heb je nog geen antwoord op je vraag? 

We hopen je een zo volledig mogelijk beeld te hebben gegeven, maar het kan zijn dat jij een vraag hebt die wij nog niet hebben beantwoord. Dat betekent niet dat we je het antwoord schuldig moeten blijven. Neem gerust contact met ons op en stel ons je vraag

Onze experts zorgen dan dat ook jouw vraag, hoe uitdagend ook, van een antwoord wordt voorzien.