Genom att dekonstruera det digitala tvillingkonceptet i mindre delar kan man få en grund för att förstå den verkliga nyttan med digitala tvillingar. En bra sådan dekonstruktion återspeglar egenskaperna hos fysiska tillgångar och de tillhörande processerna och den underliggande anläggningen eller processen som dikterar dess egenskaper.
Digitala tvillingar inkluderar följande element, definierar han:
• Karakteristiska data som definierar egenskaperna för den verkliga tillgången eller processen. Detta kan vara en 3D-modell och/eller en principalgoritm.
• Operationella data för hur tillgången hanteras och förändras över tid. Detta inkluderar historiska data för simulering eller realtidsdata för optimering under produktionen.
• Informationsmodellen formaliserar i detta egenskaper, relationer och handlingar som uppstår med de två datatyperna ovan.
Digitala tvillingar i kapitalförvaltning
När det gäller digitala tvillingar för kapitalförvaltning ingår i två grundläggande kategorier:
• Projektrelaterade digitala tvillingar där man använder 3D- och 4D-modeller för att förbättra tidsscheman och undvika fel i utformningen och byggandet av utrustning, anläggning eller infrastruktur
• ”Prestandarelaterade” digitala tvillingar där man utnyttjar realtidsdata och analyser för att optimera effektiviteten i resurserna som används för drift och underhåll.
Digital tvillingar för konstruktion och anläggningsuppgradering
När det gäller digitala tvillingar för byggprojekt talar Ralf Rio om såna som, ”förstärker design och konstruktion av anläggningar, ny utrustning eller uppgraderingar av anläggningar.” Hans välmotiverade konklusion är att denna typ av 3D-modelluppbyggda tvillingar, kombinerat med en tidslinje, som går ut på att simulera aktiviteter för att identifiera sånt som kollisioner och liknande, förbättrar konstruktionssekvensen och optimerar tidsschemaläggningen.
Han tar i sammanhanget upp hur man inom fordonstillverkning jobbar med digitala tvillingprojekt för att simulera monteringslinjen, inklusive själva bilen, för att få en bättre bild av stegen i tillverkningsprocessen och vad som krävs av tillverkningsutrustningen.
”Detta hjälper till att identifiera och lösa konflikter för att på så vis korta tiden för idrifttagning och undvika kostsamma åtgärder när den fysiska tillverkningen väl kommit igång.” Det som i en simulerad process i sammanhanget symboliskt sett inte kostar någonting, kan gå på stora kostnader i sin fysiska form.
För en ny anläggning eller en uppgradering/renovering, kan man genom att simulera byggsekvensen korta leveranstiden för projektet. Rio exemplifierar det hela med vad som kan krävas i form av en stor utrustning som måste installeras innan en vägg eller en dörr, som blockerar vägen till dess avsedda plats.
Funktioner för digitala tvillingar i ett byggprojekt
När det gäller 3D-modeller: Här ger nuvarande 3D-designmjukvara för anläggning eller infrastruktur dimensionellt mycket noggranna modeller. För äldre tillgångar med pappersdokument, eller ingen dokumentation alls, kan 3D-skanning ge data för att bygga modellen.
4D-simulering: Modellen animeras för att representera aktiviteten som utförs och med tillhörande förändringar över tid.
Kollisionsdetektering: Den dimensionellt noggranna modellen, i kombination med animerad rörelse, ger ett bra sätt att identifiera sammanstötningar eller hinder.
På applikationsområdet för projektvillingar kan byggsekvenssimulering minimera hinder och fysiska omarbetningar.
Här räknar Ralf Rio också in virtuell idrifttagningssimulering för att identifiera och undvika konflikter med utrustning och material som finns med i processen.
Värdefullt är också att satsa på operatörsutbildning för att ge produktionen smidigare uppstart och förbättrad respons på störningar under produktionen.
Ett problem som förstås ofta är en del av satsningar på digitala tvillingar är att skapa motiv för att finansiellt motivera projekten. Här återkommer sånt som att:
- Undvika kollisioner, omarbetningar och hinder för att säkerställa projektets slutförande i tid, inom budgetramarna och inom specifikationerna
- Initiera och upprätthålla operatörens färdigheter och kompetens.
Digitala tvillingar inom ramen för anläggningsdrift
De digitala tvillingarna på detta område handlar om att samla in realtidsdata, använda analyser för att utvärdera aktuella förhållanden och skicka varningar när något försämras. Att förhindra oplanerade driftstopp med hjälp av prediktivt underhåll (Predictive Maintenance) är en vanlig applikation för digitala tvillingar på difts- och underhållsområdet. Oplanerade driftstopp har en tendens att leda till stora förluster, inklusive minskade intäkter, WIP-material (”material i arbete”) och större kostnader för reparation av utrustning.
Slutligen konstaterar ARC-analytikern att prediktiva hanteringsapplikationer tidigare handlade om stora investeringskostnader, var svåra att stöda och något som man kort sagt avstod från att utnyttja när något förändrades som fick programvaran att inte hänga med. Men med introduktionen av molnplattformar och med IoT och analys har denna typ av applikationskostnader tryckts nedåt och gjort det enklare och mer kostnadseffektivt att stödja applikationerna över tid.
Lönsamma satsningar i dagsläget
Trendmässigt har digitala tvillingar för underhåll och liknande funnits på banan sedan cirka 2015. Goda skäl för satsningarna på dessa lösningar har varit snabba återbetalningar av investeringarna relaterat till sånt som ta bort eller minska förekomsten av oplanerade driftstopp med tillhörande intäktsförluster. Nu har dessa prediktiva applikationer utvidgats till att omfatta driftsprestanda för kvalitet, utbyten av olika slag, energibesparingar och förmågan att undvika överbelastning på utrustningar, alternativt att byta nedslitna delar i tid, innan maskiner går sönder.
