facebook LinkedIN LinkedIN - follow
Exkluzivní partner sekce
Tematické sekce
 
Branžové sekce
Přihlášení SystemNEWSPřehledy
 
Tematické seriály

Jak uřídit IT projekt a nezbláznit se

Užitečné tipy a nástroje pro řešení problémů řízení inovací a vývoje produktů...

články >>

 

Industry 4.0

Průmysl 4.0

Jaký vliv bude mít čtvrtá průmyslová revoluce na výrobu a výrobní firmy?

články >>

 
Nové!

RPA - automatizace procesů

Softwaroví roboti automatizují obchodní procesy.

články >>

 
Nové!

IoT – internet věcí

Internet věcí a jeho uplatnění napříč obory.

články >>

 
Nové!

VR – virtuální realita

Praktické využití virtuální reality ve službách i podnikových aplikacích.

články >>

 
Nové!

Bankovní identita (BankID)

K službám eGovernmentu přímo z internetového bankovnictví.

články >>

 

Příručka úspěšného IT manažera

Dnes je řada IT manažerů opomíjena. Úspěšní bývají brouci Pytlíci a Ferdové...

články >>

 
 
Partneři webu
IT SYSTEMS 7-8/2022 , Plánování a řízení výroby , Trendy ICT

Digitální dvojčata pomáhají s udržitelnou výrobou a snižováním nákladů

Ondřej Valvoda


Výrobní podniky jsou stále pod vyšším tlakem na snižování emisí a energetické náročnosti výroby. Zatímco ekologické hledisko je často vyžadováno legislativou, snižování spotřeby energie může být otázkou přežití.


Aby bylo vůbec možné uvažovat o snižování nákladů a redukci emisí, je nezbytné mít možnost měřit a optimalizovat všechny kroky výrobního procesu. Podniky si to dobře uvědomují, což se odráží i v tom, že téměř 40 procent firem plánuje v nejbližších 5 letech zavést technologii digitálních dvojčat. Tyto digitální modely výrobních technologií mohou díky schopnosti simulovat procesy ve fyzickém světě výrobního procesu pomoci lépe využívat zdroje, snižovat emise uhlíku, optimalizovat dodavatelské a dopravní sítě a také zvyšovat bezpečnost zaměstnanců. Nevětší zájem o tuto vyspělou technologii přitom mají podniky ze segmentu automotive, leteckém průmyslu a energetiky. Studie Capgemini přitom uvádí, že se počet implementací digitálních dvojčat v příštích pěti letech zvýší v průměru o 36 %. To znamená, že trh s technologiemi digitálních dvojčat, který v roce 2020 přesahoval 5 miliard dolarů, poroste v letech 2021 až 2027 s 35% složenou roční mírou růstu (CAGR).

Kde digitální dvojčata pomáhají?

Je hned několik možností, jak mohou digitální dvojčata podnikům (a jak si ještě ukážeme také dalším organizacím) pomoci s dosažením jeijch cílů v oblasti udržitelnosti a snížení nákladů. Především je vhodné uvést, že pokud chce firma z technologie digitálních dvojčat vytěžit opravdu maximum, je určitě nutné zapojit je do hry hned ve fázi koncepce budoucího produktu – ať už jedná o jednotlivý stroj nebo o celou výrobní linku. Již v této fázi totiž digitální dvojče může pomoci při navrhování a testování nových funkcí a také přinést větší efektivitu výrobních procesů, což následně může ušetřit náklady a zkrátit dobu uvedení na trh. Například při konstrukci modelu Ghibli italského výrobce sportovních vozů Maserati získali vývojáři díky digitálnímu dvojčeti data pro průběžnou optimalizaci, což jim pomohlo snížit náklady i čas potřebný k vývoji o působivých 30 %. Digitální dvojčata tedy mohou výrazně zkrátit dobu uvedení na trh, což je ostatně se 73 % třetí nejčastěji uváděný motivační faktor jejich zavádění (po úsporách nákladů a technologickém pokroku). Digitální dvojčata také umožňují virtuální testování, kontrolu chyb před zahájením výroby a poskytují návrhy na zlepšení. A to znamená další zkrácení doby vývoje.

Už ve fázi konstrukce může digitální dvojče pomoci se školením na virtuálním modelu a také s následným rychlejším uvedením do pro­vo­zu. Začít školit obsluhu stroje až ve chvíli, kdy stojí plně funkční ve výrobní hale znamená v dnešní době úplně zbytečný prostoj a obrovskou ztrátu v produkci, kterou již mohl stroj pomoci vyrobit. Digitální modely ale pomohou i se samotnou výrobou. S využitím digitálních dvojčat bylo například možné zkrátit na pouhou pětinu čas, potřebný k montáži kabelových svazků do Airbusu A330. Poda­ři­lo se to díky tomu, že digitální dvojče může poskytovat podklady pro automatické generování pokynů pro lidské operátory ve výrobě. Ti pak prostřednictvím tabletů a brýlí s rozšířenou realitou mohou mnohem rychleji sestavovat výrobky podle názorných návodů.

Pokud jde o samotný provoz, je přínos digitálních dvojčat zejména v možnosti ladění a optimalizace výrobního procesu, kdy lze po namodelování a odzkoušení změn na digitálním modelu rychle vše přenést do reálného světa. Těsné propojení fyzického zařízení s jeho digitálním obrazem má také zásadní přínos při běžné i prediktivní údržbě – a tedy i zkrácení prostojů, stejně jako neplánovaných odstávek. A kromě toho pomáhají digitální dvojčata při zavádění nových obchodních nebo provozních modelů.

V oblasti udržitelnosti průmyslové výroby, pomáhají digitální dvojčata (díky své schopnosti simulovat fyzický svět) lépe využívat dostupné zdroje, hledat prostor k dalšímu snižování emisí uhlíku (především díky optimalizaci výrobních procesů a souvisejícím úsporám energií), optimalizovat dodavatelské a dopravní sítě (i díky možnosti přesněj­ší­ho plánování produkce) a v neposlední řadě také zvyšovat bezpeč­nost zaměstnanců. I proto z průzkumu Capgemini – Digital Twins: Adding Intelligence to the Real World, provedeného mezi tisícovkou organizací z různých odvětví, vyplývá, že společnosti dosahují díky využívání digitálních dvojčat zlepšení v oblasti udržitelnosti v průměru o 16 %. Průzkum také zjistil, že 57 % dotazovaných společností souhlasí s tím, že technologie digitálních dvojčat je klíčová v případě udržitelnosti, což odráží rostoucí trend množství podniků, které chtějí plnit své sliby v oblasti environmentálního a sociálního řízení (ESG – Environmental Social Governance).

Graf 2: Průměrné přínosy realizované díky různým implementacím digitálních dvojčat

Zvýšení udržitelnosti ale není hlavní motivací při zavádějí digitálních dvojčat. Podniky chtějí především pokročit v digitální transformaci, a přitom využít inteligentní funkce v rámci celého hodnotového řetězce. Dotazované organizace uvedly, že hlavní motivací jejich investic do digitálních dvojčat jsou úspory nákladů (79 %) a technologický pokrok (77 %). S úsporou nákladů souvisí bezpochyby také přesné zjišťování a plánování spotřeby energie, ke kterému už dnes technologii digitálních dvojčat využívá více než třetina (34 %) dotázaných organizací.

Graf 1: Hlavní faktory pro investice do digitálních dvojčat podle dotazovaných organizací

Digitální dvojčata nejsou jen virtuální stroje

Možnosti dnešních senzorů, detektorů či zařízení internetu věcí, stejně jako technologií na zpracování dat přivádějí digitální dvojčata i do oblastí, kde bychom to možná ani nečekali. Patří mezi ně odvětví spotřebního zboží a energetiky, stejně jako třeba veřejné služby, kde 52 %, resp. 50 % organizací, dotazovaných v rámci zmíněné studie, využívá virtuální repliky ve prospěch udržitelnosti provozu.

Zajímavým příkladem může být město Chattanooga v americkém státě Tennessee, kde se v digitálním modelu (dvojčeti) města sbíhají informace z asi 500 různých zdrojů. Patří k nim dopravní kamery, stejně jako data z volání na nouzovou linku 911, radarových detektorů nebo meteorologických stanic. Na základě simulací, provedených na digitálním dvojčeti, se městu Chattanooga podařilo dosáhnout zlepšení plynulosti dopravy o plných 30 %. To znamená nejen výrazně méně naštvaných řidičů v kolonách, ale především i úsporu paliva a emisí.

A máme i další příklad – Nanyang Technological University v Singapuru se podařilo pomocí digitálních dvojčat dosáhnout 31% úspory spotřeby energií a snížení emisí uhlíku o 9,6 kilotun. I z těchto příkladů je jasné, že možnosti dnešních digitálních modelů sahají daleko za optimalizaci výroby a dokáží modelovat, simulovat, monitorovat, analyzovat a neustále optimalizovat i další systémy ve fyzickém světě. Díky své schopnosti odpovídat na otázky typu „Co je nejlepší?“, „Co kdyby...?“ a „Co dál?“, může digitální dvojče nejen poskytnout přehled o tom, jak dynamické systémy v reálném světě aktuálně fungují, a navrhnout, jak je zlepšit, ale také předpovědět, jak budou fungovat v různých scénářích.

Základ nového obchodního modelu

Digitální dvojčata najdeme stále častěji i v obchodní fázi výrobního procesu, kde je díky pokročilým digitálním modelům možné poskytovat zákazníkům nové typy služeb a také efektivněji reagovat na jejich individuální požadavky. Například německému výrobci řešení v oblasti stlačeného vzduchu Kaeser Kompressoren pomáhají simulace s využitím digitálních dvojčat s digitalizací prodejního procesu. Tato společnost nabízí svým klientům „simulaci jako službu“ (simulation-as-a-service, SimaaS) pro technické ověření funkčnosti konfigurací, navržených samotnými zákazníky. Zatímco zákazníci těží z jasného pohledu na konfiguraci svého řešení, a získají větší jistotu jeho funkčnosti (ve smyslu splnění požadovaných parametrů), společnost Kaeser má díky implementaci technologie digitálních dvojčat výrazně nižší náklady na tvorbu nabídek a celkově i prodej svých řešení.

Udržitelná budoucnost

Digitální dvojčata mohou organizacím pomoci pochopit a kvantifikovat dopad již přijatých rozhodnutí a také porovnat různé scénáře, které mohou pomoci předpovědět výsledek dalších rozhodnutí. Díky tomu mohou pomoci snížit plýtvání, zvýšit efektivitu, navrhnout změny a případně je automatizovat. Protože jsou digitální dvojčata poháněna nehmotnými aktivy, jako jsou data a spolupráce, poskytují jedinečnou příležitost zvýšit ziskovost a zároveň omezit využívání nákladných zdrojů.

Ondřej Valvoda Ondřej Valvoda
Autor článku je ředitelem Capgemini Česká republika.
Chcete získat časopis IT Systems s tímto a mnoha dalšími články z oblasti informačních systémů a řízení podnikové informatiky? Objednejte si předplatné nebo konkrétní vydání časopisu IT Systems z našeho archivu.

Inzerce

Lepší je být bohatý a zdravý...

IT Systems 11/2022Aktuální vydání IT Systems vás zavede do světa peněz, které necinkají, ale přesouvají se mezi účty díky novým metodám placení. Je to další proces, který lze díky chytrým digitálním technologiím zefektivnit. Modernizace platebních metod a souvisejících služeb zajímá firmy v oblasti e-commerce, ale i klasický retail a další obory.