Digitale tvillinger træder ind i produktionen
Forestil dig en digital version af dig selv, som du kan hive frem på smartphonens skærm.
Den ”digitale tvilling” kender alle relevante helbredsoplysninger om dig, og du kan nu spørge tvillingen om, hvad der f.eks. vil ske med din krop, hvis du begynder at motionere tre gange om ugen i stedet for én, eller du stopper med at ryge eller drikke alkohol.
Ud fra hvert spørgsmål svarer tvillingen med et skøn for din resterende levetid, og den kan anbefale dig nye vaner, som kan forebygge sygdomme.
Sådan et scenarie er endnu fremtidsmusik, men for robotter, elektronik og mekanisk udstyr er de såkaldte digitale tvillinger godt på vej ind i virksomhederne.
En digital tvilling er en virtuel kopi af f.eks. en robot, en motor eller et helt produktionsanlæg, og formålet med dem er bl.a. at kunne forudse og planlægge vedligehold af en produktionslinjes maskiner – og at kunne teste ændringer i linjen virtuelt, uden at den rigtige produktionslinje behøver at stoppe imens.
”Der er ingen tvivl om, at det er noget, vi ser komme mere og mere,” konstaterer Karsten Thornø Ahrentsen, der er seniorkonsulent ved Teknologisk Instituts Center for Robotteknologi.
Får svar tidligere
Ifølge analysevirksomheden Gartner er digitale tvillinger godt på vej til at rykke fra hype-stadiet og ud på produktionsgulvet. I en undersøgelse fra 2019 svarede 13% af de adspurgte virksomheder, at de allerede havde taget digitale tvillinger i brug, mens 62% svarede, at de var i gang med processen eller planlagde at gå i gang.
Hos Center for Robotteknologi hjælper man danske virksomheder med at komme i gang med digitale tvillinger, og ifølge Karsten Thornø Ahrentsen er det ofte hele produktionsanlæg, der får koblet en digital tvilling på sig. Det kan bl.a. hjælpe virksomheden med at få svar på nogle af de spørgsmål, som ellers først ville melde sig under konstruktionen af anlægget.
”En robot skal lægge nogle emner på en CNC-maskine – men kan robotten nå? Det kan man teste af ved at have en digital model af robotgriberen og CNC-maskinen osv. Og så er der kommunikationen mellem maskinerne. I stedet for først at finde ud af, hvordan udstyret skal snakke sammen, når det er monteret, så kan man lige så godt gøre det på forhånd i den digitale tvilling,” siger seniorkonsulenten.
Hvad er en digital tvilling?
En digital tvilling er et begreb fra Industri 4.0, der dækker over, at en fysisk komponent som f.eks. en motor, en robot eller en pumpe også er repræsenteret i en digital version.
Hvis f.eks. en pumpe er en kritisk del af et anlæg, kan den forsynes med sensorer og internetkommunikation, som gør det muligt at sende pumpens kritiske data til den digitale tvilling, som ofte findes i en cloud-baseret it-løsning.
Den digitale tvilling indeholder en model over pumpens opførsel, og kombineret med realtids-data fra den fysiske pumpe kan den digitale tvilling f.eks. bruges til at forudsige, hvornår pumpen skal have et serviceeftersyn eller udskiftes.
Fakta om HUBCAP-projektet
Projektet med det fulde navn Digital Innovation HUB’s and Collaborative Platform for Cyber-Physical Systems er støttet med 8 mio. euro under EU’s Horizon 2020-program.
Målet med projektet er b.la. at udvikle en cloud-platform, hvor virksomheder kan afprøve forskellige teknologier bag digitale tvillinger uden selv at skulle investere i værktøjer og oplæring.
Aarhus Universitet er koordinator for projektet. Kilde: Aarhus Universitet.
Kræver nøjagtige modeller
I stedet for data om kroppen som i begyndelsen af artiklen kan en digital tvilling indeholde oplysninger om f.eks. temperatur, strømstyrke, tryk eller omdrejninger per minut, som hele tiden modtages i realtid fra den fysiske tvilling ude i en produktionslinje.
Den fysiske tvilling kan være en motor, et leje, en pumpe, en robot eller en helt femte komponent, som udstyres med sensorer, der hele tiden måler og videresender de relevante ”helbredsdata” om komponenten til den digitale tvilling.
Softwaren, der bruges til at skabe de digitale tvillinger, indeholder modeller for, hvordan den fysiske tvilling opfører sig. De modeller skal være så nøjagtige som muligt for, at den digitale tvilling skal kunne bruges til noget i praksis.
Tidskrævende at komme i gang
Og spørger man professor Peter Gorm Larsen, skal der generelt mere end en CAD-model af en fysisk komponent til for at kunne sige, at man har skabt en digital tvilling. Han er leder af Centre for Digital Twins ved Aarhus Universitet, der åbnede i maj 2019.
”Man har først en digital tvilling, hvis man kan stille spørgsmål ved, om den fysiske tvilling opfører sig, som man forventer. Hvis jeg bare har en CAD-model og kan vise det samme på skærmen, men ikke kan stille spørgsmål omkring opførslen, så er det for mig at se ikke en digital tvilling,” siger Peter Gorm Larsen, der er professor ved Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet.
Her kommer vi frem til en af udfordringerne ved at realisere det fulde potentiale ved de digitale tvillinger – det er tidskrævende at sikre, at den digitale tvilling afspejler den fysiske tvilling.
Én af opgaverne for centrets forskere bliver at undersøge, hvordan kurven for at komme i gang med digitale tvillinger kan gøres mindre stejl for især små og mellemstore virksomheder.
Platform i skyen
Aarhus Universitet er koordinator for det europæiske projekt HUBCAP, som bl.a. skal udvikle en cloud-platform, hvor virksomheder kan teste forskellige teknologier til digitale tvillinger, før man investerer i værktøjer og oplæring.
”I dag er det for dyrt at komme i gang specielt som lille virksomhed. Man er nødt til at købe nogle værktøjer og træne nogle folk op osv. Vi prøver nu at lave en collaboration-platform i skyen, så man kan prøve det af først, og hvor SMV’er (små og mellemstore virksomheder, red.) kan søge om hjælp til at komme i gang,” siger Peter Gorm Larsen.
Giver nye testmuligheder
Hos den sønderjyske aktuatorproducent LINAK er man pt. inde i en eksperimenterende fase med digitale tvillinger, fortæller Senior Programme Manager, R&D Technology, Peter Gravesen. Den store, forkromede vision lyder på digitale tvillinger for fysiske produkter i drift ude i den virkelige verden, som hele tiden sender data hjem.
Det kan bl.a. bruges til predictive maintainance, hvor den digitale tvilling ud fra en model af det fysiske produkt regner sig frem til, hvornår produktet skal udskiftes eller vedligeholdes.
Så langt er LINAK ikke nået endnu, men eksperimenterne med digitale tvillinger har alligevel allerede givet pote.
Virksomhedens aktuatorer gennemgår en række fysiske tests, som testteknikerne står for at sætte op. Det gælder bl.a. levetidstest, hvor en aktuator sættes til at bevæge sig 10.000 gange. En del af de tests kan LINAK fremover udføre i en digital tvilling, og det åbner nye muligheder for at blive klogere på, hvad der sker i aktuatorens indre:
”Vi bygger en fuldstændig digital model af aktuatoren op inde i computeren og sammenligner de simulerede testresultater med de rigtige testresultater. Vi har længe kunnet måle de ydre ting på produktet, som f.eks. hvor meget strøm det trækker, men med modellen kan vi nu også beregne, hvor varmt der bliver inde i produktet,” siger Peter Gravesen.
Selvom nogle tests fremover vil ske i software på computeren, vil testteknikerne stadig bidrage med deres erfaringer i takt med, at digitale tvillinger bliver mere udbredt i LINAK.
”Modellerne skal kunne forklare, hvorfor man observerer det, man observerer. De erfaringer, som testteknikerne har med at observere forskellige ting, er ufatteligt vigtige for at få en helhedsforståelse, og det er den rolle, som de under alle omstændigheder vil komme til at spille,” siger Peter Gravesen.
