Digitale tvillinger tager beslutninger for produktionsvirksomheder

Oprindelig artikel produceret af MADE

De lever kun bag skærmen og i skyen, men de er klar til at gøre en stor forskel på fabriksgulvet: Digitale tvillinger vil fremover fortælle produktionsvirksomheder, hvad der er godt og skidt og give et bud på en handleplan. I en føljeton over to afsnit gør en af Danmarks førende eksperter og en af landets ledende virksomheder på området dig klogere på fænomenet, der lige nu peaker på hype-skalaen.

Hvad skal vi gøre?

I en tid, hvor der konstant skal tages højde for ændringer, er det spørgsmål centralt for mange produktionsvirksomheder. Og der er hjælp at hente i form af digitale tvillinger, der kan være med til at forme fremtidens fabrikker ved at svare på spørgsmålet med rå computerkraft.

For at forklare teknologien har MADE talt med Jesper Henri Hattel, der er professor på DTU Mekanik og arbejdspakkeleder i AM-LINE 4.0-projektet

Vi bevæger os i fremtiden, når virksomheder kan få indsigt i, hvad der vil ske. Vi bevæger os væk fra hindsight og insight og hen mod foresight.

- Jesper Henri Hattel, Professor ved DTU Mekanik

Den digitale tvilling er et simuleringsværktøj – en kopi af et fysisk objekt - som kan sikre, at eksempelvis 3D-print produktion i Danmark har den nødvendige fleksibilitet, som danske virksomheder efterspørger, og i AM-LINE 4.0 er det DTU’s hovedansvar at udvikle digitale tvillinger af den fysiske produktionslinje.

Hvad er en digital tvilling?

En digital tvilling er – som det ligger i ordet – en digital efterligning eller kopi af et produkt, en produktion eller en proces. Det er en multifysisk computermodel.

Teknologien kan bruges til at forudsige nedbrud eller slitage, så reparationer kan planlægges – og det kan også anvendes til forbedringer og omstillinger af produktion og processer eller til serviceopgaver samt træning og uddannelse.
Læs mere om AM-LINE 4.0

Den digitale tvilling giver både mulighed for at forbedre selve konstruktionen af 3D-printeren og de anvendte printstrategier.

Ideen om den digitale tvillinger har eksisteret siden 2002, men det er først i de seneste år, at teknologien er begyndt at blive implementeret.

- Det er en teknologi, der giver mulighed for at præsentere ’current state’ (produktions tilstand, red.) – og det er netop det, der skal til for at kunne realisere de her smarte fabrikker. Man skal kunne agere med det samme, forklarer professoren.

Populært sagt kan virksomheder med den nye teknologi eksperimentere risikofrit – som at bygge sin egen verden i Matrix eller Sim City. Det betyder, at virksomhederne bliver langt mere agile og robuste, når de skal tage højde for ændringer udefra, vurderer Jesper Henri Hattel.

Jesper Henri Hattel, professor ved DTU, og Simon Egenfeldt-Nielsen, CEO hos Sentio Simulations, giver dig i videoen hver deres argument for, at du skal have en digital tvilling af din produktion.

Der er altså tale om en holistisk fremstilling, hvor de digitale tvillinger på sigt vil give mulighed for at zoome ud og se på alle trin i hele produktionslinjen og på den baggrund give bud på, hvordan operatører velbalanceret kan adressere udfordringer, vedligeholdelse, implementering osv.

- Digitale tvillinger kan monitorere og lave konsekvensforudsigelser: Hvad sker der, hvis vi ændrer på noget? Vi bevæger os i fremtiden, når virksomheder kan få indsigt i, hvad der vil ske. Vi bevæger os væk fra hindsight og insight og hen mod foresight. I sidste instans kan der, når digitale tvillinger er allerbedst, laves autonom optimering – hvor de fortæller, hvordan får vi det her til at ske? fortæller Jesper Henri Hattel.

En virksomhed kan f.eks. have et ønske om, at et emne skal være fri for X antal porøsiteter og have en densitet på 99,5 procent.

- Så skal operatøren kunne finde svar via en digital tvilling og spørge computeren: ’Hvordan bør min scanningsstrategi være? Hvad skal vi gøre?’ Det kan den give svaret på, lyder det fra DTU-professoren.

3D-print er en fremstillingsproces, der er født digitalt. Maskinerne styres jo meget af koder fra printbaner, så derfor passer 3D-print så godt sammen med digitale tvillinger

- Jesper Henri Hattel, Professor ved DTU Mekanik

Fagligheder mødes og skaber værdi

Digitale tvillinger leverer altså overblik – og selvom virksomheder allerede modtager input og data mange steder fra, så er denne teknologi noget særligt, da analysen ikke er delt op i mange dele, men samlet ét sted. Det sker ved at forene to fagligheder/metoder for at skabe en stærk synergi.

Evaluering af data kan grundlæggende ske på to metoder: data- eller modeldrevet. Den datadrevne model anvender tidligere tiders data for at fortælle om mønstre via Machine Learning eller kunstig intelligens.

”Den modeldrevne evaluering går ud på, man kender til fysikken f.eks. nogle forhøjede temperaturer, og det kan man beskrive ved hjælp af matematik og uploade på en computer. Så kan man oprette nogle modeller, der opfører sig lidt på samme måde, som systemet gør. Ved hjælp af de data fra systemet, så kan man bruge modellen til at finde ud af, hvordan der skal korrigeres,” forklarer professoren.

Når de to metoder forenes, så formes en digital tvilling, der effektivt kan give forslag til korrektioner – og langt bedre end hvis man kun brugte den ene af de to tilgange.

”Det giver stor værdi, når man kombinerer de her typer af fagligheder – den data- og modeldrevne tilgang. Det nye er, at vi bruger de her modeller på et niveau, der er væsentligt højere eller dybere, end man har gjort før.”

Målet i AM-LINE 4.0 er derfor at kombinere den data- og modeldrevne metode i digitale tvillinger for at give et langt stærkere billede af produktionens tilstand.

30 års arbejde: Fra test til simulering

Pumpegiganten Grundfos er blandt de aktive virksomheder i AM-LINE 4.0, og de har i over 30 år arbejdet med simuleringer og i en årrække med digitale tvillinger. Den globale virksomhed er i færd med at gå fra en testbaseret tilgang til en simuleringsbaseret tilgang.

- Ideen er at kunne mindske udviklingsomkostninger – både hvad angår tid og pris og samtidig forbedre kvaliteten af produkter. Ved at arbejde med simuleringer får vi allerede i koncept- og designfasen en bedre forståelse af, hvordan produkterne vil klare sig, fortæller Giovanni Luca Di Muoio, Ph.D., og Senior Specialist i Grundfos.

Han følger AM-LINE projektet tæt og i Grundfos leder Giovanni et team, der udvikler nye simuleringer.

Vi har udviklet mere end 100 forskellige simuleringsløsninger på tværs af 20 områder, og nogle af disse gør os i stand til at bygge digitale tvillinger

- Giovanni Luca Di Muoio, Grundfos

​LÆS ANDEL DEL AF FØLJETONEN OM DIGITAL TVILLINGER HER

AM-LINE 4.0

AM-LINE 4.0 er et fireårigt projekt, der blev lanceret 1. januar 2018. Projektet er støttet af Innovationsfonden med 35 mio. kr. og det samlede budget er 88 mio. kr. Projektets partnere er Grundfos, Danfoss, DTU, Adimant, Scada Minds, Niras, MADE, TWI, SLM Solutions og Teknologisk Institut.

Resultater

• 16.500 emner er blevet fremstillet i 3D-print-projektet
   
• Der er delt viden med over 3.000 personer i dansk industri via kurser, open labs, virksomhedsbesøg og webinarer
   
• Opbygning af 3D-print faciliteter
   
• Identifikation af over 25 emner til metal 3D-print for at understrege, at metal 3D-print er en konkurrencedygtig fremstillingsteknologi
   
• Opbygning af en Digital Tvilling så det nu er muligt at simulere processerne, før der bliver trykket på den fysiske startknap i produktionslinjen.

AM-LINE 4.0-projektet er støttet af Innovationsfonden