Według badania Digital Twin Global Survey Report 2022 85% firm już wykorzystuje lub planuje korzystać z cyfrowych bliźniaków, choć tylko mały ich procent wdrożył tę technologię więcej niż 3 lata temu. W artykule Cyfrowy bliźniak: zobacz, jak go zbudować, poznaj zastosowania i korzyści z wdrożenia wyjaśniliśmy, czym właściwie jest cyfrowy bliźniak i dlaczego stał się nieodłącznym elementem przemysłu 4.0. Tym razem zgłębimy etapy budowy cyfrowego bliźniaka, omówimy technologie niezbędne do jego budowy oraz rolę, jaką w budowaniu cyfrowych modeli mogą odegrać platformy integracyjne, takie jak FME.
Jakie są etapy tworzenia cyfrowych bliźniaków?
1. Zbieranie danych
Pierwszym krokiem w tworzeniu cyfrowego bliźniaka jest zgromadzenie danych z różnych źródeł. Im więcej różnorodnych danych tym bardziej realistyczny będzie model. Do typów danych powszechnie wykorzystywanych w tworzeniu cyfrowych modeli zaliczamy dane rastrowe, wektorowe, dane LiDAR i inne. Dane te muszą zostać zintegrowane i przetworzone w jednolitym formacie.
2. Tworzenie modelu 3D
Na podstawie zebranych danych tworzony jest trójwymiarowy model cyfrowy, który odwzorowuje rzeczywisty obiekt lub system. Modelowanie 3D obejmuje geometrię, właściwości techniczne oraz relacje między komponentami systemu.
Cyfrowy bliźniak nie musi być wierną kopią istniejącego obiektu. Ponieważ tworzenie cyfrowego modelu to proces skomplikowany i pracochłonny najlepiej jest dostosować wierność odwzorowania do faktycznych potrzeb.
Stworzony model może być następnie wizualizowany na przykład przeglądarce internetowej z wykorzystaniem technologii takich jak Three.js, Cesium czy I3S. Inną opcją jest wizualizacja w rozszerzonej lub wirtualnej rzeczywistości (AR/VR), dzięki czemu użytkownicy mogą wchodzić w interakcję z cyfrowym bliźniakiem w środowisku immersyjnym lub wizualizowany w systemie wykorzystywanym przez organizację – np. systemie GIS.
3. Symulacje i analizy
Gotowy model cyfrowy pozwala na przeprowadzanie symulacji i analiz, które pozwalają przewidzieć zachowanie obiektu w różnych warunkach, testować scenariusze i optymalizować różnego rodzaju procesy. Dane z rzeczywistego obiektu są stale przesyłane do modelu, dzięki czemu cyfrowy bliźniak może być cały czas aktualizowany i dobrze odzwierciedlać rzeczywistość. Automatyzacja aktualizacji dodatkowo zwiększa efektywność i użyteczność cyfrowego modelu.
Jakie rozwiązania mogą być przydatne w tworzeniu cyfrowych bliźniaków?
Tworzenie cyfrowych bliźniaków wymaga technologii i narzędzi wspierających każdy z etapów prac nad modelami: zbieranie, integrację i modelowanie danych oraz analizę w czasie rzeczywistym. Przydatne rozwiązania to:
- Platformy IoT: Gromadzą i przetwarzają dane z urządzeń oraz systemów fizycznych
- Oprogramowanie CAD/CAE: Do modelowania i symulacji 3D
- Narzędzia do integracji danych: Umożliwiają połączenie różnych źródeł danych w jednolitą strukturę (Platforma FME).
- Systemy GIS: Wspierają budowanie i wizualizację przestrzennych bliźniaków i analizę lokalizacji
- Platformy analityczne i Big Data: Wykorzystywane do analizy dużych zbiorów danych i tworzenia modeli predykcyjnych
- Silniki wizualizacji: Do tworzenia zaawansowanych wizualizacji
- Technologia Machine Learning i AI: Wspierają analizę danych i modelowanie predykcyjne
Jaka jest rola danych i Platformy FME w tworzeniu cyfrowych bliźniaków?
Cyfrowe bliźniaki są budowane z wykorzystaniem danych pozyskanych z wielu różnych źródeł (takich jak czujniki IoT, modele CAD, czy systemy GIS). Dane te trzeba zintegrować i przetworzyć do spójnego formatu. Co więcej, aby tworzony model był funkcjonalny i jak najlepiej odzwierciedlał rzeczywisty obiekt czy proces, wykorzystywane dane te muszą być wysokiej jakości i jak najbardziej aktualne.
Platforma FME to kompleksowe narzędzie, które umożliwia skuteczne zarządzanie danymi w procesie tworzenia cyfrowych bliźniaków, dzięki swoim możliwościom w takich obszarach jak:
Integracja danych
FME obsługuje ponad 450 formatów danych i systemów, umożliwia integrację danych z różnych źródeł, takich jak czujniki IoT, dane GIS, systemy ERP czy modele BIM, w jednym środowisku, dzięki czemu pozwala to na stworzenie kompletnego i spójnego modelu cyfrowego.
Przetwarzanie danych i tworzenie modeli
Platforma wspiera transformację i standaryzację danych. Automatyzuje konwersję danych na formaty wykorzystywane w wizualizacjach i symulacjach.
Walidacja danych
FME pozwala zautomatyzować sprawdzanie, poprawianie i usuwanie nieprawidłowych, niekompletnych, uszkodzonych, nieprawidłowo sformatowanych oraz zduplikowanych danych ze zbioru, aby dane wykorzystane do tworzenia cyfrowego modelu były wysokiej jakości, a model jak najlepiej odzwierciedlał rzeczywistość. Więcej o walidacji danych przeczytasz w tym artykule.
Automatyzacja
FME automatyzuje proces przetwarzania danych, co nie tylko oszczędza czas, ale też minimalizuje ryzyko błędów wynikających z ręcznego przetwarzania. Funkcja monitorowania zmian pozwala na bieżące aktualizowanie modeli cyfrowych w oparciu o nowe dane.
Rola FME w budowaniu cyfrowego bliźniaka
Jakie korzyści niesie zastosowanie Platformy FME w budowaniu cyfrowego bliźniaka?
Kompleksowy charakter FME i możliwości rozwiązania w zakresie integracji, przetwarzania i analizy danych oraz automatyzacji tych procesów sprawia, że Platforma ta jest idealnym narzędziem wspierającym rozwój cyfrowych bliźniaków. Wśród zalet FME warto wymienić:
- Efektywną integrację danych: Możliwość łączenia danych z wielu różnych źródeł w jednym procesie.
- Redukcję błędów: FME pozwala wychwycić i naprawić błędne dane. Ponadto automatyzacja eliminuje błędy wynikające z manualnego przetwarzania.
- Oszczędność czasu i kosztów: Automatyzacja i możliwość sprawnego przetwarzania dużych zbiorów danych przyspieszają budowę cyfrowych bliźniaków.
- Wyższą jakość analiz i wizualizacji: Dane przetworzone w FME mogą być łatwo zaimportowane do narzędzi analitycznych i wizualizacyjnych.
Praktyczne zastosowania Platformy FME w budowaniu cyfrowych bliźniaków
Po omówieniu teorii, czas przyjrzeć się, jak Platforma FME sprawdza się w praktyce. Poniżej przedstawiamy konkretne przykłady jej zastosowania:
Krajowa Mapa Koron Drzew
Firma MGGP Aero wykorzystała FME do stworzenia mapy drzew, która zawiera informacje o wszystkich drzewach w Polsce (jest ich około 5 miliardów). Największym wyzwaniem projektu było pozyskanie i przetworzenie ogromnej ilości danych (ponad 19 terabajtów) pochodzących z wielu różnych źródeł do spójnego formatu. Plaforma FME została wykorzystana m.in. do: zarządzania produkcyjną bazą danych, śledzenia postępów przetwarzania danych, orkiestracji procesów zewnętrznych, połączenia rezultatów w jedną bazę danych oraz kontroli jakości przetworzenia danych.
Model 3D Poznania
Projekt, polegał na przygotowaniu i przetwarzaniu danych 2D oraz na ich łączeniu z danymi zawierającymi współrzędną wysokościową Z. Obejmował nie tylko tworzenie samych trójwymiarowych modeli budynków, ale również przetwarzanie innych danych przestrzennych przydatnych do generowania modelu 3D.
Zainteresował Cię ten artykuł?
Skontaktuj się z nami. Porozmawiajmy o tym, jak cyfrowy bliźniak może usprawnić działanie Twojej organizacji