W dobie dynamicznej transformacji cyfrowej, Cyfrowy Bliźniak (Digital Twin) wyrasta na jedno z kluczowych narzędzi rewolucjonizujących współczesny przemysł. Jest to zaawansowane, wirtualne odwzorowanie fizycznego obiektu, procesu lub całego systemu. Te precyzyjne modele powstają w środowisku wirtualnym przy użyciu specjalistycznego oprogramowania do symulacji inżynierskich, umożliwiając wierne odzwierciedlenie zachowania, wydajności oraz warunków środowiskowych swoich rzeczywistych odpowiedników. Ich unikalna wartość polega na nieustannej synchronizacji z rzeczywistością za pomocą danych w czasie rzeczywistym.
Proces tworzenia w technologii cyfrowego bliźniaka
Proces, który dziś znamy jako wdrożenie cyfrowego bliźniaka, ma swoje korzenie w połowie XX wieku. Ideę tę zapoczątkował pierwszy cyfrowy bliźniak, który powstał w ramach misji kosmicznej NASA Apollo. To historyczne rozwiązanie pokazało, jak wirtualne kopie pomagają inżynierom analizować i przewidywać problemy rzeczywistych maszyn.
Współcześnie wdrożenie cyfrowego bliźniaka to złożony proces, który zaczyna się od połączenia inżynierii z danymi. Inżynierowie najpierw tworzą szczegółowy model 3D. Kluczowym etapem jest zasilenie tego wirtualnego modelu kompletnymi informacjami – w tym bieżącymi danymi z czujników zamontowanych na fizycznym obiekcie oraz wynikami inspekcji. Dzięki tej integracji danych z modelem, bliźniak cyfrowy staje się dynamicznym narzędziem do precyzyjnej analizy i prognozowania przyszłych zdarzeń.
Typy cyfrowych bliźniaków – od komponentu do procesu
Technologia Digital Twin jest wysoce skalowalna, co pozwala na odwzorowanie systemów w różnej skali – od pojedynczej części po całe procesy. Dzieli się na cztery główne typy, w zależności od poziomu odwzorowania:
- Cyfrowe Bliźniaki Komponentów (Component Twins): Koncentrują się na pojedynczych elementach systemu, np. silnikach, zaworach czy czujnikach. Są nieocenione w monitorowaniu stanu technicznego i efektywności, umożliwiając konserwację predykcyjną oraz wczesne wykrywanie zużycia, co wydłuża cykl życia części;
- Cyfrowe Bliźniaki Instalacji (Asset Twins): Obejmują całe fizyczne instalacje, od pojedynczych maszyn po całe zakłady. Umożliwiają optymalizację wykorzystania i obniżenie kosztów operacyjnych poprzez integrację danych z różnych źródeł, zapewniając kompleksowy wgląd w wydajność zasobu przez cały cykl życia;
- Cyfrowe Bliźniaki Systemów (System Twins): Stanowią zaawansowane odwzorowania sieci współdziałających zasobów. Są kluczowe do analizy i optymalizacji działania złożonych układów, identyfikacji wąskich gardeł i usprawniania interakcji systemowych;
- Cyfrowe Bliźniaki Procesów (Process Twins): Modelują i analizują przebieg całych procesów lub przepływów pracy, takich jak łańcuchy dostaw czy procesy produkcyjne. Umożliwiają zwiększenie produktywności, zapewnienie jakości i uzyskanie znacznych oszczędności poprzez identyfikację nieefektywności.
Zastosowanie digital twin – historyczne i współczesne przykłady
Choć koncepcja narodziła się w programie kosmicznym NASA – która dziś kontynuuje wykorzystanie wysokiej wierności cyfrowych modeli systemów do planowania długoterminowych misji, np. programu Artemis – to technologia ta zrewolucjonizowała wiele sektorów przemysłu.
W przemyśle naftowo-gazowym technologia DT przyniosła ogromne korzyści. Firmy takie jak BP, Eni czy Equinor stosują bliźniaki cyfrowe do bezpiecznej optymalizacji produkcji, zdalnego monitoringu i predykcyjnego utrzymania ruchu. Pozwala to na ograniczenie ryzyka i kosztów, szczególnie w trudnych warunkach eksploatacji złóż offshore.
Również w przemyśle stoczniowym digital twins zwiększają niezawodność i bezpieczeństwo. Na statkach umożliwiają zdalną diagnostykę i przewidywanie awarii. W portach natomiast wspierają planowanie ruchu i załadunków, zbierając i analizując dane w czasie rzeczywistym o warunkach środowiskowych.
Oprogramowanie, perspektywy i przyszłość technologii digital twins
Rozwój technologii digital twins jest wspierany przez zaawansowane platformy, takie jak: ANSYS Twin Builder (umożliwiający tworzenie hybrydowych bliźniaków), Bentley Systems iTwin (wiodąca platforma SaaS z otwartym API) oraz AVEVA (łącząca dane inżynieryjne z operacyjnymi). Model cyfrowy stworzony w tych programach pozwala na osiągnięcie dokładnego odwzorowania rzeczywistości. Dzięki temu możliwe jest wyeliminowanie kosztownego tworzenia fizycznych prototypów oraz symulowanie działań w wirtualnym środowisku.
Przyszłość cyfrowych bliźniaków jest ściśle związana z rozwojem IoT (Internetu Rzeczy), Sztucznej Inteligencji (AI) i edge computing. Ich integracja umożliwi jeszcze bardziej dynamiczne monitorowanie w czasie rzeczywistym, zaawansowaną analitykę i symulacje wspierające podejmowanie decyzji. Digital twins staną się kluczowym narzędziem dla efektywności operacyjnej, innowacji i zrównoważonego rozwoju w każdym nowoczesnym przedsiębiorstwie. Aby dowiedzieć się więcej o tym, czym jest cyfrowy bliźniak i jak wdrożyć go w Twojej firmie, odwiedź https://www.capnor.com/pl/blog/czym-jest-cyfrowy-blizniak.