Cyfrowe bliźniaki w służbie symulacji, analiz i kontroli

28 kwietnia 2020

Jak w czasie rzeczywistym monitorować stan samochodu? Jak budować, testować i udoskonalać skomplikowaną linię produkcyjną? Jak nie dopuścić do awarii instalacji elektrycznej w biurowcu? Odpowiedzią jest technologia digital twins, pozwalająca na tworzenie wirtualnych kopii fizycznych produktów, struktur i procesów – twierdzą analitycy Capgemini.

To już nie science fiction. Każdy autonomiczny samochód naszpikowany jest sensorami, które wychwytują sygnały świadczące o jego sprawności i ewentualnych defektach, a następnie przekazują dane do komputera. Ten zaś przetwarza informacje, tworząc cyfrowego bliźniaka (ang. digital twin), czyli wirtualną replikę fizycznego pojazdu. Pozwala ona szybko i wygodnie sprawdzić stan techniczny auta i błyskawicznie zareagować w razie pojawienia się problemów.

Granice między wirtualnym a fizycznym światem zacierają się. A znane od kilku dekad cyfrowe bliźniaki jeszcze nigdy nie były tak realistyczne i inteligentne jak dzisiaj

Beniamin Poznański, Head of Projects & Consulting Eastern Europe w Capgemini

Oszałamiająca kariera digital twin rozpoczęła się w agencji NASA, która wpadła na pomysł budowania cyfrowych kopii kapsuł kosmicznych, aby testować montowany w nich sprzętu i oprogramowanie. Dziś technologia ta rewolucjonizuje kolejne branże: motoryzację, nieruchomości, przemysł, handel czy służbę zdrowia. Powstają lustrzane odbicia zarówno pojedynczych maszyn, urządzeń i procesów technologicznych, jak też całych budynków, fabryk czy miast.

Na początku przez „digital twins” rozumieliśmy raczej dynamiczne software’owe modele fizycznych rzeczy. Dziś są to również kompleksowe wirtualne prototypy niezwykle złożonych środowisk i systemów

Beniamin Poznański, Head of Projects & Consulting Eastern Europe w Capgemini

Z teorii do praktyki

Instytut Badawczy Capgemini przyjrzał się najbardziej udanym przykładom zastosowania idei digital twin w biznesie i sektorze publicznym w raporcie TechnoVision 2020. W awangardzie wdrożeń znalazło się największe miasto Nowej Zelandii – Auckland, które w ramach projektu smart city korzysta z czujników w lampach ulicznych i systemów big data, aby monitorować natężenie ruchu i zmniejszać korki.

Do liderów tej technologii należy także amerykańska sieć spożywcza Giant Eagle, która wdrożyła w swoich sklepach inteligentne regały. Pracownicy odpowiedzialni za zaopatrzenie w każdym momencie mogą sprawdzić na swoich monitorach, czego na półkach brakuje, a czego jest za dużo. Innowacja ta pozwoliła detaliście skrócić czas uzupełniania dostaw o dwie trzecie i zmniejszyć zapasy o połowę.

Z kolei norweski potentat paliwowy, Equinor (wcześniej Statoil), buduje cyfrowe bliźniaki swoich czterech projektów dotyczących pól naftowych, umożliwiając wirtualną reprezentację w czasie rzeczywistym instalacji fizycznych. Gruszek w popiele nie zasypuje też Andrew Page – z pomocą telematyki brytyjski dystrybutor części samochodowych jest w stanie zmniejszyć prędkość pojazdów o 97 proc., a przy okazji o 47 proc. ogranicza liczbę kolizji oraz uzyskuje 7-proc. oszczędności paliwa i zmniejszenie kosztów utrzymania aut.

Liczy się refleks i czas

Skala zastosowania digital twin zależy od rozwoju wielu innych technologii, wśród których – według Instytutu Badawczego Capgemini – na uwagę zasługują zwłaszcza internet rzeczy (ang. internet of things – IoT), sieć 5G i mgła obliczeniowa (ang. fog computing).

Wyobraźmy sobie, że chcemy stworzyć wierne, bliźniacze odwzorowanie żurawia budowlanego, wszystkie jego skomplikowane mechanizmy, systemy, instalacje i funkcje. Sieć sensorów będzie potrafiła ten dźwig „czuć” i przeniesie te informacje do komputerowego modelu. A jak zoptymalizować transfer danych? Na tym polu sprawdza się internet rzeczy, czyli samoczynna komunikacja między urządzeniami

Beniamin Poznański, Head of Projects & Consulting Eastern Europe w Capgemini

Aby jednak internet rzecz funkcjonował poprawnie, potrzebna jest sieć bezprzewodowa o niskim opóźnieniu, czyli 5G. Obecna infrastruktura mobilna nie jest w stanie „pomieścić” tylu urządzeń co jej następczyni, wdrażana od niedawna także w Polsce, „piątka”.

A o co chodzi z mgłą obliczeniową? Infrastruktura obsługująca IoT musi połączyć miliony urządzeń i produktów, tysiące serwerów, przeprowadzać wielokierunkowe transmisje, przesyłać i przetwarzać ogromne zbiory danych (big data). Dotychczasowy paradygmat zalecał umieszczanie tych wszystkich danych w chmurze obliczeniowej. Nowe, promowane przez Capgemini podejście jest inne: środowisko do przetwarzania danych lepiej zbudować na brzegu sieci. Odciąży to warstwę cloud computingu z części zadań obliczeniowych w internecie rzeczy, a także przyspieszy badanie informacji i podejmowanie decyzji. Jeśli przeprowadzać symulacje, analizy i kontrole, to w czasie rzeczywistym.

Paweł Luty

Senior PR Consultant Linkleaders

+48 533 890 507