Pojęcie cyfrowego bliźniaka (ang. Digital Twin) zyskuje coraz większą popularność. I nic dziwnego – ta koncepcja cyfryzacji otwiera zupełnie nowe możliwości w obszarach zarządzania danymi, optymalizacji procesów czy prognozowanie przyszłych zdarzeń. Wyniki badania Digital Twin Global Survey Report 2022 pokazują, że większość przebadanych organizacji postrzega cyfrowe bliźniaki jako ważny lub bardzo ważny element swojego funkcjonowania. Mimo to, wciąż istnieje wiele nieporozumień i błędnych przekonań związanych z ich stosowaniem. W tym artykule wyjaśniamy, czym są cyfrowe bliźniaki, w jakich branżach znajdują zastosowanie oraz jakie korzyści może przynieść ich wdrożenie.
Czym jest cyfrowy bliźniak?
Nie ma jednej definicji cyfrowego bliźniaka. W najszerszym ujęciu cyfrowy bliźniak to cyfrowe odzwierciedlenie fizycznego obiektu lub procesu w systemie cyfrowym. Cyfrowe bliźniaki gromadzą i analizują w czasie rzeczywistym dane z różnych źródeł (np. czujników IoT, systemów CAD, modeli BIM). Dzięki temu pozwalają kontrolować bieżące oraz symulować i przewidywać przyszłe działania i zdarzenia. Cyfrowe modele mogą różnić się stopniem wierności odwzorowania – w zależności od ich przeznaczenia.
Uważa się, że pojęcie cyfrowego bliźniaka (Digital Twin) zostało po raz pierwszy użyte pod koniec lat 90’ XX wieku lub na początku lat 2000, a spopularyzowane przez agencję kosmiczną NASA około roku 2010. Natomiast sam koncept Digital Twin i wykorzystania modelu cyfrowego do opracowania prototypu rozwiązania został wykorzystany już w latach 60’ XX wieku przez NASA podczas misji Apollo.
Do czego i w jakich branżach wykorzystywane są cyfrowe bliźniaki?
Podejście to znajduje zastosowanie niemal w każdej branży, od przemysłu poprzez transport, energetykę, telekomunikację, aż po medycynę.
Według badania Digital Twin Global Survey Report 2022 cyfrowe bliźniaki są wykorzystywane m.in. do:
- tworzenia symulacji, które nie mają jeszcze odpowiednika w postaci fizycznych obiektów (np. tworzenia prototypów nowych modeli samochodów)
- do monitorowania w czasie zbliżonym do rzeczywistego stanu i działania fizycznych obiektów
- do przewidywania stanu i działania fizycznych obiektów, w oparciu o analizę predykcyjną
- do tworzenia inteligentnych cyfrowych obiektów, które przeprowadzają autodiagnozę i sugerują działania zapobiegawcze dla fizycznego obiektu
- do lepszego zrozumienia procesu biznesowego i jego optymalizacji
Jakie zastosowania znajdują w poszczególnych sektorach?
Przemysł produkcyjny
Cyfrowe bliźniaki stanowią nieocenione wsparcie dla symulacji i analizy procesów, co pozwala na ich skuteczną optymalizację. Dzięki tej technologii możliwe jest monitorowanie produkcji w czasie rzeczywistym, przewidywanie potencjalnych awarii maszyn czy lepsze planowanie działań konserwacyjnych. To wszystko przekłada się na wyższą efektywność operacyjną oraz redukcję kosztów. Cyfrowe bliźniaki pomagają też ograniczać straty w materiałach, dzięki czemu produkcja może być bardziej zrównoważona. Największe koncerny przemysłowe wykorzystują cyfrowe bliźniaki do zarządzania złożonymi systemami produkcyjnymi.
Budownictwo
W branży budowlanej cyfrowe modele pozwalają dokładnie zbadać planowany budynek – jego elementy konstrukcyjne, wpływ na otoczenie itp. oraz wyeliminować wszelkie usterki i inne nieprawidłowości jeszcze na etapie projektu. Takie działanie pozwala znacznie ograniczyć koszty i tworzyć lepsze projekty. Cyfrowe modele budynku pozwalają też symulować zachowanie budowli w różnych warunkach, np. podczas trzęsienia ziemi.
Inteligentne miasta
Cyfrowe bliźniaki miast (ang. Urban Digital Twins) pomagają w zarządzaniu infrastrukturą miejską, monitorowaniu ruchu ulicznego czy jakości powietrza oraz w optymalizacji zużycia zasobów. Dzięki tej technologii miasta mogą być bardziej zrównoważone i przyjazne mieszkańcom.
Telekomunikacja
W telekomunikacji cyfrowe bliźniaki odgrywają kluczową rolę w optymalizacji planowania, zarządzania oraz utrzymania sieci. Umożliwiają tworzenie precyzyjnie zaprojektowanych sieci, dostosowanych do potrzeb użytkowników, jednocześnie minimalizując koszty rozbudowy. Usprawniają też dostarczanie usług, przyspieszają wykrywanie i usuwanie awarii, a także pozwalają na znaczącą poprawę jakości świadczonych usług.
- Zobacz, jak system paszportyzacji sieci Smallworld pomógł Netii w rozwoju sieci, zarządzaniu infrastrukturą i wprowadzaniu nowoczesnych usług!
- Poznaj oferowane przez Globemę usługi paszportyzacji sieci telekomunikacyjnej.
Energetyka
W branży energetycznej cyfrowe bliźniaki pomagają monitorować sieci energetyczne i skutecznie nimi zarządzać. Wspierają optymalizację zużycia energii oraz ułatwiają proces wprowadzania energii ze źródeł odnawialnych do sieci. Pomagają więc tworzyć bardziej zrównoważone i efektywne systemy energetyczne, ważne ze względu na ciągle rosnącą światową populację i rosnące zapotrzebowanie na energię.
- Poznaj oferowane przez Globemę usługi paszportyzacji sieci energetycznej.
- Dowiedz się, jak system zarządzania siecią EL.GIS/ Smallworld wspiera największego w Polsce dystrybutora energii elektrycznej.
Ciepłownictwo
W branży ciepłowniczej cyfrowe bliźniaki wspierają zarządzanie infrastrukturą poprzez kompleksowe modelowanie i monitorowanie sieci ciepłowniczej. Dynamiczne wizualizacje stanu sieci, pomagają szybko i bardziej świadomie podejmować decyzje dotyczące eksploatacji, utrzymania ruchu oraz planowania inwestycji. Cyfrowe bliźniaki pomagają też zidentyfikować punkty sieci wymagające modernizacji, poprawiają efektywności operacyjną oraz minimalizują straty wynikające z awarii czy przerw w dostawach. Do tego cyfrowe modele sieci wspierają spełnianie wymogów ochrony środowiska i pomagają zapewnić wysoki standard usług świadczonych klientom.
- Poznaj oferowane przez Globemę usługi paszportyzacji sieci energetycznej.
- Dowiedz się, jak system zarządzania siecią EL.GIS/ Smallworld wspiera największego w Polsce dystrybutora energii elektrycznej.
Ropa i Gaz
Cyfrowe modele sieci umożliwiają operatorom sektora ropy i gazu szybki dostęp do informacji o obiektach sieciowych, ich wyposażeniu oraz dokumentacji technicznej. Wspierają podejmowanie świadomych decyzji dotyczących modernizacji czy planowania inwestycji. Ułatwiają również przewidywanie awarii oraz optymalizację pracy sieci. Cyfrowe bliźniaki stanowią podstawę efektywnej realizacji procesów eksploatacji, utrzymania i rozbudowy sieci przesyłowych i dystrybucyjnych.
- Poznaj oferowane przez Globemę usługi paszportyzacji sieci przesyłu i dystrybucji ropy i gazu!
- Dowiedz się więcej o kompleksowym systemie IT do ewidencji i zarządzania majątkiem sieciowym wspierającym PERN.
Medycyna
W medycynie cyfrowe bliźniaki wspierają diagnostykę i leczenie. Umożliwią tworzenie cyfrowych modeli narządów oraz całego organizmu ludzkiego. Lekarze mogą testować na nich różne metody leczenia. Przykładowo cyfrowy bliźniak serca może pomóc lekarzom przetestować różne scenariusze operacji i wybrać najlepszy z nich bez ryzyka dla pacjenta.
Transport
Cyfrowe bliźniaki w transporcie znajdują zastosowanie przede wszystkim w zarządzaniu flotą i w optymalizacji tras. Przykładem może być analiza danych w czasie rzeczywistym, takich jak natężenie ruchu czy warunki pogodowe, co pozwala wyznaczać najbardziej efektywne trasy dla pojazdów, minimalizując czas i koszty przejazdu.
Z kolei w przypadku transportu miejskiego, cyfrowe bliźniaki pozwalają symulować różne rozkłady jazdy autobusów, uwzględniając zmieniające się warunki drogowe. Dzięki temu poprawiają punktualność, usprawniają funkcjonowanie komunikacji i redukują zużycie paliwa.
Firmy transportowe wykorzystują cyfrowe modele również do monitorowania stanu technicznego floty za pomocą danych z czujników. Dzięki temu mogą monitorować eksploatację pojazdów i lepiej planować ich konserwację.
Motoryzacja
W przemyśle motoryzacyjnym cyfrowe bliźniak umożliwiają projektowanie pojazdów o wyższym poziomie niezawodności i bezpieczeństwa. Dzięki symulacjom możliwe jest przewidywanie zachowania konstrukcji pod różnymi obciążeniami oraz identyfikowanie elementów, które mogą ulegać szybkiemu zużyciu, co pozwala zapobiegać awariom.
Ubezpieczenia
Cyfrowy model budynków czy infrastruktury, w połączeniu z danymi np. o terenach zalewowych, informacjami o pogodzie czy zdarzeniach takich jak huragany czy powodzie, które wystąpiły w przeszłości, daje firmom ubezpieczeniowym zupełnie nowe możliwości tworzenia usług ubezpieczeniowych – z jednej strony dopasowanych do potrzeb klientów, z drugiej, pozwalających zminimalizować ryzyko dla firmy ubezpieczeniowej.
Dlaczego warto korzystać z cyfrowych bliźniaków?
Stosowanie technologii Digital Twin niesie wiele korzyści: od obniżenia kosztów operacyjnych i poprawy jakości produktów, przez zwiększenie niezawodności procesów, po szybsze wprowadzanie innowacji. Stąd bierze się jej lawinowo rosnąca popularność. We wspominanym już raporcie Digital Twin Global Survey Report 2022, respondenci, za najważniejsze zalety cyfrowych bliźniaków uznali: możliwość monitorowania i kontroli procesów (38%), wydajność i bezpieczeństwo (37%) oraz oszczędności finansowe (33%). Przyjrzyjmy się bliżej niektórym z nich:
Ograniczenie błędów i ryzyka
Cyfrowy bliźniak pozwala firmom na testowanie prototypów produktów, urządzeń i usług w wirtualnym środowisku, jeszcze przed ich wdrożeniem. Dzięki temu przedsiębiorstwa mogą unikać kosztownych błędów projektowych wpływających negatywnie na finanse i wizerunek, przewidywać i eliminować potencjalne usterki poprzez symulacje awarii i zakłóceń, a także szybciej oceniać ryzyko, zwiększając niezawodność procesów.
Oszczędności czasu i pieniędzy
Cyfrowe bliźniaki przynoszą znaczne oszczędności czasu i pieniędzy, minimalizując koszty prototypowania dzięki cyfrowemu testowaniu i modyfikowaniu modeli. Umożliwia optymalizację decyzji finansowych przez integrację danych kosztowych z modelami cyfrowymi, a także pozwala unikać strat dzięki symulacjom zmian w operacjach, takich jak reorganizacja łańcucha dostaw czy zmiana konfiguracji maszyn.
Usprawnienie procesów produkcyjnych i operacyjnych
Cyfrowe bliźniaki usprawniają również procesy produkcyjne i operacyjne, oferując monitorowanie systemów w czasie rzeczywistym, co pozwala na szybkie wprowadzanie korekt. Dzięki analizie predykcyjnej opartej na danych z czujników IoT, firmy mogą proaktywnie planować konserwacje, zwiększając wydajność i zmniejszając koszty utrzymania. Produkty opracowane dzięki symulacjom są bardziej niezawodne i cechują się wyższą jakością.
Większa efektywność funkcjonowania organizacji
Digital Twin wspiera współpracę zespołów dzięki automatyzacji i łatwemu dostępowi do danych w czasie rzeczywistym. Eliminuje wąskie gardła w procesach operacyjnych oraz przyspiesza wprowadzanie innowacji, pozwalając firmom szybciej reagować na potrzeby rynku.
Wsparcie strategiczne i zwiększenie konkurencyjności
Dzięki cyfrowym bliźniakom firmy mogą skuteczniej planować zasoby, szybciej wprowadzać na rynek lepsze produkty i utrzymywać konkurencyjność.
Jakie są etapy budowania cyfrowych bliźniaków? jakie technologie są tu niezbędne? Jaką rolę mają do odegrania dane oraz platformy integracji danych takie jak FME? Przeczytaj w artykule:
Podsumowanie
Współczesna koncepcja cyfrowych bliźniaków, rozwijana dzięki niespotykanym dotąd możliwościom w zakresie pozyskiwania, łączenia i przetwarzania danych, rewolucjonizuje sposób działania organizacji. Cyfrowe bliźniaki stały się nie tylko rozwiązaniem wydajnym kosztowo, ale także narzędziem otwierającym przed firmami zupełnie nowe perspektywy. Dlatego przedsiębiorstwa każdej wielkości – od startupów po największe globalne korporacje – coraz chętniej sięgają po tę innowacyjną technologię, dostrzegając jej ogromny potencjał.
Cyfrowe bliźniaki rewolucjonizują sposób, w jaki podchodzimy do zarządzania zasobami, czy projektowania, stając się nieodłącznym elementem transformacji przemysłowej i technologicznej.
Zainteresował Cię ten artykuł? Zastanawiasz się nad wykorzystaniem cyfrowego bliźniaka w Twojej organizacji? Nie wiesz od czego zacząć? Skontaktuj się z nami.