Digitální dvojčata: Transformace průmyslové výroby

Digitální dvojčata: Transformace průmyslové výroby

Digitální dvojčata, která představují virtuální reprezentace fyzických systémů s vysokou přesností, se stala základním pilířem moderní průmyslové strategie. Díky propojení dat ze senzorů v reálném čase, pokročilé analytiky a prediktivního modelování mění tyto virtuální protějšky způsob, jakým výrobci navrhují výrobky, optimalizují provoz a provádějí údržbu. Podle společnosti Deloitte Insights (2023) může implementace digitálních dvojčat zvýšit efektivitu o 20-30 %, zkrátit dobu uvedení na trh a výrazně zlepšit kvalitu výrobků. Společnost Gartner (2024) dále předpokládá, že zavádění digitálních dvojčat se bude nadále zrychlovat a stane se standardní součástí integrovaných průmyslových ekosystémů.

Klíčové přínosy pro průmyslovou produktivitu, efektivitu a výkonnost

Digitální dvojčata umožňují předvídat potenciální selhání, virtuálně testovat změny v konstrukci a zdokonalovat procesy předtím, než se vyčlení zdroje v tovární hale (na tzv. shopflooru). IDC (2023) zdůrazňuje, jak prediktivní údržba, založená na simulacích v reálném čase a poznatcích založených na datech, může snížit prostoje až o 40 %. Digitální dvojčata navíc usnadňují testování scénářů, což výrobcům umožňuje rychle se přizpůsobit narušení dodavatelského řetězce, optimalizovat spotřebu energie a snížit plýtvání. Tyto výhody se společně promítají do zvýšené konkurenceschopnosti a agility na stále složitějších globálních trzích.

Pohledy předních odborníků v oboru

Přední poradenské společnosti a technologičtí analytici zdůrazňují, že digitální dvojčata nejsou jen dalším digitálním nástrojem, ale jsou katalyzátorem provozní dokonalosti. McKinsey & Company (2023) považuje digitální dvojčata za zásadní pro dosažení „inovace v uzavřeném cyklu“, kdy průběžná zpětná vazba z provozu slouží jako podklad pro zlepšování návrhu, což společnostem umožňuje udržet si náskok před požadavky trhu. Přední výrobci, citovaní společností Deloitte Insights (2023), potvrzují, že digitální dvojčata překlenula rozdíl mezi inženýrstvím a provozem, čímž podpořila lepší spolupráci a informované rozhodování v celém životním cyklu výrobku.

Ansys jako nástroj pro digitální dvojčata

Mezi poskytovateli technologií vyniká společnost Ansys, a to se svou integrovanou sadou řešení určených k uvádění digitálních dvojčat do života.

Ansys Twin Builder umožňuje sestavit a nasadit digitální dvojče na různé platformy IIoT nebo např. do řídící jednotky zařízení. Jeho hlavní výhodou je schopnost integrovat různé modely do jednoho komplexního systému. Mezi hlavní vlastnosti programu Ansys Twin Builder patří:

• Integrace různých vstupů: Nástroj může integrovat různé typy vstupů, včetně testovacích dat, naměřených dat nebo dat simulovaných v jiných programech nebo redukovaných modelů. Může také využívat interní knihovny komponent, jako jsou elektronické součástky, mechanické komponenty a další.
• Redukované modely: Ansys Twin Builder podporuje použití redukovaných modelů, které zjednodušují výpočetně náročné modely z  programů, jako Ansys Maxwell, Fluent nebo Mechanical, na verze vhodné pro rychlé simulace. Redukované modely mohou být vytvořeny přímo v programu Ansys Twin Builder nebo pomocí programu Ansys OptiSLang.
• Simulace: Ansys Twin Builder umožňuje simulovat sestavené modely. Simulace je možné použít pro ladění systémů, ověřování funkcí a určování vlivu různých parametrů na systém.
• Hybridní analytika: Nástroj umožňuje kombinovat sestavené modely s datovými analýzami, což zvyšuje přesnost digitálního dvojčete. Hybridní analytika dokáže kompenzovat nemodelované jevy a zvýšit přesnost výsledků nad 90 %.
• Nasazení na platformy: Digitální dvojče vytvořené v Ansys Twin Builder lze nasadit na různé platformy, včetně IIoT platforem. Nástroj podporuje export modelů ve formátu FMU (Functional Mock-up Unit) a jejich integraci s dalšími systémy.

Ansys OptiSLang slouží k optimalizaci a automatizaci simulačních procesů. Umožňuje provádět analýzy senzitivity a vytvářet metamodely pro rychlé simulace. OptiSLang umožňuje propojit modely z různých programů Ansys a programů třetích stran do jednoho řetězce a následně tento řetězec simulovat nebo z něj vyexportovat redukovaný model.

Ansys Minerva je komplexní platforma pro správu pracovních postupů a dat, zajišťuje sledovatelnost, kontrolu konfigurace a spolupráci v rámci celého podniku, čímž zlepšuje rozhodování v distribuovaných týmech.

Ansys Granta Solutions je zdrojem tzv. materiálové inteligence, která hladce integruje materiálová data do prostředí digitálního dvojčete. To umožňuje výrobcům provádět informovanější výběr materiálů, snižovat náklady a zajišťovat udržitelnost a shodu výrobků.

Závěr

Digitální dvojčata zásadně mění průmyslovou výrobu a umožňují chytřejší, rychlejší a udržitelnější provoz. Přední představitelé průmyslu, podpoření nedávnými výzkumy, se shodují v tom, že využití špičkových technologií od poskytovatelů, jako je Ansys, je klíčové pro uvolnění plného potenciálu digitálních dvojčat. S přechodem do éry definované složitostí a inovacemi zůstane přijetí digitálních dvojčat klíčovým strategickým diferenciátorem, který podpoří konkurenceschopnost nejen průmyslových firem.