Co to jest cyfrowy bliźniak i dlaczego jest ważny w IoT?

Firmy, które pragną wyprzedzić konkurencję, z powodzeniem tworzą, rozwiązują problemy, aktualizują i wprowadzają innowacyjne rozwiązania do swoich produktów, zarówno fizycznych, jak i cyfrowych, dzięki wykorzystaniu cyfrowych bliźniaków. Zastanawiasz się, czym dokładnie jest ta technologia? Odpowiedź znajdziesz poniżej!

Internet Rzeczy (IoT) daje przedsiębiorstwom możliwość gromadzenia ogromnych ilości danych płynących z rzeczywistego świata. Wykorzystanie IoT w celach komercyjnych rewolucjonizuje różnorodne procesy produkcyjne i sposoby świadczenia usług. Dodatkowo, umożliwia firmom tworzenie symulacji w czasie rzeczywistym, zarówno dla nowych, jak i istniejących produktów czy usług.

Zaawansowany poziom symulacji, czyli koncepcja cyfrowego bliźniaka oparta na IoT, zapewnia precyzyjne dane prosto z terenu.

Zrozumienie technicznej i teoretycznej strony cyfrowych bliźniaków otwiera przed Tobą szereg nowych możliwości.

Możesz świadczyć usługi jako agencja specjalizująca się w cyfrowych bliźniakach dla dużych korporacji lub zdobyć intratne posady w renomowanych firmach. Oczywiście, możesz również wykorzystać tę technologię we własnym przedsiębiorstwie. Zgłębijmy więc tajniki cyfrowych bliźniaków, poznając ich istotę, działanie, przyczyny popularności i wiele innych aspektów.

Czym jest cyfrowy bliźniak?

Cyfrowy bliźniak to wirtualny, skomputeryzowany model obiektów fizycznych, zasobów, pracowników, przebiegu procesów biznesowych oraz oprogramowania. Stanowi on cyfrową reprezentację rzeczywistości.

W całym cyklu życia produktu, cyfrowy bliźniak zbiera dane w czasie rzeczywistym za pośrednictwem czujników oraz danych uzyskanych z ankiet. Algorytmy analizujące dane przetwarzają zebrane informacje, tworząc przyszłe prognozy.

W ten sposób, zespoły odpowiedzialne za rozwój produktu mogą identyfikować błędy, ulepszać produkty w kolejnych cyklach rozwojowych, odkrywać innowacyjne koncepcje biznesowe i wiele więcej.

Cyfrowe bliźniaki mogą być tworzone dla każdego aspektu działalności, który ma znaczenie dla firmy. Możliwe jest odtworzenie w programie komputerowym wszystkiego – od prostego magazynu, przez siedzibę firmy, aż po statki kosmiczne, platformy wiertnicze na morzu, systemy hyperloop, oprogramowanie CRM czy systemy cyberbezpieczeństwa.

Jak działa cyfrowy bliźniak?

Proces tworzenia cyfrowego bliźniaka rozpoczyna się od stworzenia graficznej repliki obiektu fizycznego. Przykładowo, chcąc uzyskać cyfrową reprezentację budynku biurowego, wykorzystuje się oprogramowanie CAD do zaprojektowania jego architektury. Dodatkowo, skanery 3D mogą być użyte do odwzorowania różnych przestrzeni wewnętrznych, dzięki czemu cyfrowa replika będzie niemal identyczna z rzeczywistością.

Następnie, konieczne jest zainstalowanie urządzeń IoT, które będą gromadziły dane. Mogą to być termostaty, inteligentne kamery bezpieczeństwa z funkcją OCR, routery Wi-Fi, czujniki temperatury, wilgotności, jakości powietrza, czujniki dźwięków otoczenia i wiele innych.

Wykorzystując co najmniej jedno urządzenie do analizy brzegowej, można pozyskiwać cenne dane z tych urządzeń i czujników IoT. Po lokalnej analizie, dane mogą być przechowywane w chmurze, a uzyskane informacje mogą posłużyć do stworzenia dokładnego modelu budynku na komputerze, przy użyciu wcześniej opracowanego modelu CAD.

Cyfrowy bliźniak będzie odzwierciedlał wszystko, co dzieje się wewnątrz budynku. Dzięki ciągłemu przepływowi danych możliwe staje się prognozowanie liczby kroków, zużycia energii elektrycznej, zasięgu Wi-Fi, zużycia klimatyzacji, optymalnego wykorzystania powierzchni komercyjnej i wielu innych parametrów.

Rodzaje cyfrowych bliźniaków

#1. Bliźniaki aktywów biznesowych

Kiedy dwa lub więcej komponentów biznesowych współpracuje, tworząc wartościowe wyniki, mówimy o aktywie biznesowym. Tworząc cyfrowe bliźniaki takich aktywów, otrzymujemy bliźniaki zasobów.

Takie cyfrowe repliki pomagają analizować rzeczywiste interakcje między komponentami i zbierać dane dotyczące wydajności, co pozwala na ulepszanie procesów.

#2. Bliźniaki części lub komponentów

Bliźniaki części lub komponentów to cyfrowe repliki najmniejszych jednostek w procesie biznesowym. Na przykład, przenośnik taśmowy czy ramię robota mogą być modelowane cyfrowo w programie komputerowym w celach symulacyjnych.

#3. Bliźniaki jednostki lub systemu

Bliźniaki jednostek to cyfrowe repliki, które wykorzystują dane operacyjne na żywo do reprezentowania systemów biznesowych. Systemy te mogą wytwarzać półprodukty lub produkty finalne. Przykładem może być maszyna do butelkowania wody mineralnej, która produkuje zapakowaną wodę, która następnie trafia do działu etykietowania.

#4. Bliźniaki procesu lub przepływu pracy

Cyfrowe bliźniaki na poziomie procesu stanowią najwyższy poziom replikacji cyfrowej. Przykładem może być stworzenie cyfrowej symulacji zakładu produkującego pojazdy.

Bliźniaki procesów pokazują, jak ludzie, roboty, jednostki produkcyjne i inne urządzenia współpracują ze sobą, aby wyprodukować samochody.

Cyfrowy bliźniak a symulacja

Choć oba te pojęcia wydają się podobne, poniższa tabela przedstawia kluczowe różnice:

Funkcje/atrybuty | Cyfrowy bliźniak | Symulacja
Skala | Od mniejszych systemów biznesowych po ogromne zakłady produkcyjne. | Zwykle firmy wykorzystują symulację w konkretnych, małych skalach. Na przykład symulacja lotu samolotem lub ataku cybernetycznego.
Dane w czasie rzeczywistym | Dane gromadzone w czasie rzeczywistym z otoczenia, w którym działa obiekt, stanowią podstawę technologii cyfrowych bliźniaków. | Symulacja nie wymaga danych w czasie rzeczywistym.
Zakres badań | Możliwość analizy całej firmy lub pojedynczego zadania. | Symulacja skupia się na jednym zadaniu na raz.
Udostępnianie wglądu | Cyfrowy bliźniak automatycznie udostępnia wnioski z analizy danych do obiektu lub procesu fizycznego. | Symulacja nie udostępnia automatycznie wniosków. Konieczne jest ręczne wprowadzenie wyników.

Zastosowania cyfrowych bliźniaków

#1. Produkcja

Cyfrowe bliźniaki wiernie odzwierciedlają cykl życia produktu. Dlatego nie powinno dziwić, że stały się one nieodzowne na wszystkich etapach produkcji, od fazy projektowania, aż po gotowy produkt.

#2. Opieka zdrowotna

Podobnie jak w przypadku produktów i usług, również pacjenci mogą korzystać z technologii cyfrowych bliźniaków. Różne urządzenia IoT w opiece zdrowotnej będą gromadzić dane na wielu poziomach.

Eksperci mogą wykorzystać te dane do symulacji sytuacji i opracowania optymalnych strategii leczenia danego schorzenia.

#3. Przemysł motoryzacyjny

Pojazdy składają się z wielu złożonych, zmiennych i wzajemnie powiązanych systemów. Projektanci i inżynierowie szeroko wykorzystują cyfrowe bliźniaki w procesie projektowania i produkcji samochodów.

Takie podejście pozwala na ulepszanie pojazdów, minimalizację kosztów produkcji oraz generowanie znacznych zysków dla przemysłu motoryzacyjnego.

#4. Handel detaliczny

Duże sieci handlowe zaczęły już wykorzystywać technologię cyfrowych bliźniaków w swoich centrach i na placach handlowych.

Gromadzą one dane o klientach za pośrednictwem różnorodnych urządzeń IoT, które monitorują reakcje klientów na ekspozycję produktów, opakowania, wybór konkretnej marki, ceny i inne aspekty.

Następnie, analizując te dane, zespoły marketingowe mogą tworzyć strategie sprzedażowe, które pozwolą zmaksymalizować zyski.

Zastosowania cyfrowych bliźniaków w IoT

IoT i technologia cyfrowych bliźniaków są ze sobą ściśle powiązane. W celu zbierania aktualnych danych o rzeczywistym obiekcie i przesyłania ich do cyfrowej repliki na serwerze, konieczne jest wdrożenie urządzeń IoT.

Ponieważ urządzenia IoT komunikują się między sobą oraz z centralnym serwerem, gromadzenie kompleksowych danych o monitorowanym obiekcie staje się proste. Urządzenia IoT nieustannie przesyłają dane, dzięki czemu cyfrowy bliźniak może analizować i prezentować wnioski dotyczące jego wydajności.

Producenci urządzeń IoT mogą również stworzyć cyfrową replikę jednego urządzenia lub całego domu czy biura, aby przetestować skuteczność różnych urządzeń, które chcą opracować.

Przykładowo, producent IoT może stworzyć symulację inteligentnego domu za pomocą oprogramowania CAD i skanowania 3D. Następnie, w ramach cyfrowego bliźniaka, może umieścić różne urządzenia IoT w różnych lokalizacjach i sprawdzić, czy mogą one połączyć się z domową siecią Wi-Fi i czy wymagają ulepszeń.

Korzyści z cyfrowego bliźniaka

Oto korzyści, które Twoja firma może odnieść po wdrożeniu tej technologii:

#1. Poprawa wydajności

Gdy nowy produkt znajduje się w fazie produkcji, możesz optymalizować cały proces w czasie rzeczywistym, wymieniać wadliwe elementy wyposażenia, zapobiegać wypadkom i minimalizować przestoje.

#2. Ekonomiczne prace badawczo-rozwojowe

Dzięki cyfrowemu bliźniakowi rzeczywistego produktu lub usługi, masz dostęp do licznych danych dotyczących wydajności, zgromadzonych na scentralizowanym serwerze.

Umożliwia to swobodne dzielenie się danymi w celu prognozowania i formułowania hipotez. W ten sposób można odkrywać nowe produkty, usługi lub modele przychodów, bazując na istniejących produktach i usługach.

#3. Lepsza wydajność

Możesz zapewnić stałą, najwyższą wydajność swoich produktów i usług, dzięki gromadzeniu danych w czasie rzeczywistym za pomocą IoT i wyświetlaniu ich w cyfrowym bliźniaku.

Na przykład, wszelkie nadchodzące awarie systemu automatycznie pojawią się na ekranie. Pozwala to na bezpieczne zatrzymanie procesu i natychmiastową wymianę sprzętu, unikając utraty godzin produkcyjnych.

#4. Bezproblemowy monitoring

W przypadku niebezpiecznych urządzeń produkcyjnych, można korzystać z zdalnego monitorowania za pomocą cyfrowego bliźniaka.

#5. Prognoza

Branże produkcyjne i hotelarskie mogą dokładnie przewidywać swoje możliwości produkcyjne lub usługowe w przypadku dużych zamówień.

#6. Minimalny czas produkcji

Możesz znacznie zredukować błędy, zanieczyszczenia i czas produkcji, symulując różne usterki i problemy w cyfrowym bliźniaku. Po znalezieniu rozwiązań, możesz wprowadzić je do produktu, aby go ulepszyć.

#7. Zarządzanie wycofaniem produktu z eksploatacji

Producenci mogą z wyprzedzeniem planować strategie zarządzania wycofaniem lub recyklingiem, jeszcze przed wyprodukowaniem prototypów.

Cyfrowe repliki mogą również dostarczać informacji o niebezpiecznych materiałach, pozwalając projektantom na wybór bezpieczniejszych alternatyw.

Wyzwania związane z cyfrowymi bliźniakami

Jak każda nowa technologia, również cyfrowe bliźniaki napotykają pewne wyzwania, do których należą:

• Czujniki IoT gromadzą ogromne ilości danych ze świata rzeczywistego na potrzeby cyfrowych bliźniaków. Efektywna i terminowa analiza tak dużych zbiorów danych stanowi wyzwanie.
• Przed analizą danych, konieczne jest ich przetworzenie poprzez oczyszczenie i sformatowanie. To również jest przeszkodą.
• Ze względu na gromadzenie terabajtów danych, konieczne jest ich bezpieczne przechowywanie, aż do momentu uzyskania wartościowych wniosków biznesowych. Koszty bezpiecznego przechowywania danych stale rosną.
• Technologia cyfrowych bliźniaków opiera się w znacznym stopniu na IoT, który wymaga kosztownej infrastruktury, konserwacji, ogromnej przestrzeni dyskowej, szybkiego łącza internetowego i monitorowania bezpieczeństwa.
• Integracja narzędzi do tworzenia cyfrowych bliźniaków z ogólnie dostępnym oprogramowaniem jest wyzwaniem. Duże firmy programistyczne tworzą integracje typu jeden do jednego, jak na przykład integracja CAD dla oprogramowania PLM. Istnieje ryzyko monopolizacji i uzależnienia od jednego dostawcy.
• Przepływ informacji w cyfrowym bliźniaku może być ograniczony, ponieważ zewnętrzni dostawcy nie chcą dzielić się danymi wewnętrznymi dotyczącymi procesów produkcyjnych, łańcucha dostaw, zapasów itp.
• Technologia ta jest bardzo złożona i wymaga długiego czasu nauki. Nie da się przeszkolić pracowników z dnia na dzień. Na początku konieczne jest zatrudnienie wysoko wykwalifikowanych specjalistów.

Kolejnym krokiem będzie omówienie przyszłości technologii cyfrowych bliźniaków.

Przyszłość cyfrowych bliźniaków

Przyszły rozwój cyfrowych bliźniaków będzie w dużej mierze zależał od sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego. Firmy będą rozszerzać zastosowanie tej technologii z najdroższych aktywów i procesów na wszystkie aspekty związane z rozwojem biznesu, ponieważ koszty jej posiadania będą spadać wraz z dojrzewaniem technologii.

Według firmy Fortune Business Insights, wartość rynku technologii cyfrowych bliźniaków osiągnie 96,49 miliardów dolarów do 2029 roku.

W przyszłości wzrośnie również wykorzystanie przetwarzania w chmurze, rzeczywistości rozszerzonej i IoT we wdrażaniu cyfrowych bliźniaków. W związku z tym, na rynku pracy będzie rosło zapotrzebowanie na wykwalifikowanych specjalistów w tych dziedzinach.

Zasoby edukacyjne

Tworzenie przemysłowych cyfrowych bliźniaków

Książka „Building Industrial Digital Twins” jest doskonałym źródłem wiedzy na temat tworzenia minimalnej, ale funkcjonalnej wersji produktu (MVP) z wykorzystaniem cyfrowych bliźniaków.

Książka omawia również interfejs Microsoft Azure Digital Twin, sposoby projektowania, obsługi i konserwacji aktywów i produktów przemysłowych przy użyciu tej technologii, a także rzeczywiste zastosowania biznesowe i praktyczne studia przypadków.

Cyfrowy bliźniak: Kompletny przewodnik

„Cyfrowy bliźniak: Kompletny przewodnik” to zbiór materiałów edukacyjnych w formie cyfrowej oraz książki w miękkiej oprawie.

Korzystając z tego zasobu, rozwiniesz umiejętność zadawania pytań i udzielania odpowiedzi związanych z technologią cyfrowych bliźniaków. Na końcu książki znajduje się test samooceny.

Cyfrowy bliźniak: przewodnik dla początkujących

„Cyfrowy bliźniak: przewodnik dla początkujących” pomaga ocenić, czy ta perspektywiczna technologia jest niezbędna do rozwiązywania Twoich problemów biznesowych. Pomaga również ocenić, czy potrzebujesz przeszkolić swoich pracowników w zakresie cyfrowych bliźniaków.

Różnorodne moduły oceny są szczególnie pomocne dla konsultantów, doradców, menedżerów i innych specjalistów.

Cyfrowy bliźniak: filozofia nowej rewolucji cyfrowej

Uczestnicząc w wirtualnym kursie dotyczącym cyfrowych bliźniaków, możesz zrozumieć ich istotę, rzeczywistość i przyszły rozwój.

Ten 33-minutowy materiał edukacyjny skupia się na następujących aspektach:

• Nowe protokoły cyfrowych bliźniaków
• BIM w dobie cyfrowych bliźniaków
• Zasady tworzenia bliźniaków
• Rewolucja cyfrowa

Kurs obejmuje 5 wykładów w formie wideo.

Cyfrowy bliźniak: kompleksowy przegląd

Ten kompleksowy kurs poświęcony cyfrowym bliźniakom jest idealny do nauki podstawowych koncepcji i technologii. W 18 sekcjach znajdziesz 46 wykładów wideo, które możesz odtwarzać wielokrotnie, aż zrozumiesz omawiane zagadnienia.

Kurs obejmuje m.in. tematy związane z Przemysłem 4.0, wdrażaniem cyfrowych bliźniaków, wyzwaniami, możliwościami kariery i wieloma innymi.

Słowo na koniec

W tym artykule przedstawiliśmy podstawowe informacje dotyczące cyfrowych bliźniaków. Zapoznałeś się również z zasobami edukacyjnymi, które pomogą Ci w opanowaniu tej technologii, zarówno pod kątem biznesowym, jak i kariery zawodowej.

Następnie, zachęcamy Cię do zapoznania się z najlepszymi narzędziami do symulacji cyberataków.