Workshop: aan de slag met digital twins

Een digitale evenknie waarop de nodige tests worden uitgevoerd voordat een product, machine of service wordt ontwikkeld: welkom in de wereld van digital twins.

Weet je wat digital twins zijn?

Ja: Door 3D-ontwerpen te combineren met het internet en Internet of Things, is het mogelijk om replica van een product, machine of dienst te ontwikkelen.

Nee: In de jaren ’80 kwam er een baanbrekende ontwikkeling op in het ontwerpen van producten en machines: de 3D-tekening. De mogelijkheden om dingen te zien en testen voordat ze ontworpen worden, heeft het afgelopen decennium met de ontwikkeling van Internet of Things een vlucht genomen. Hierdoor is het mogelijk om met een digitale tweeling van het product, machine of dienst simulaties uit te voeren, voordat er fysiek iets ontworpen hoeft te worden.

Weet je voor wat voor toepassingen ze gebruikt worden?

Ja: Van het ontwerpen van een fabriek, brug of dijk tot het ontwerpen van schoenen en van helikopters tot het menselijk lichaam: een digital twin biedt in verschillende markten inzicht.

Nee: Defensie gebruikt het om te zien hoe lang helikopters onder bepaalde omstandigheden kunnen blijven vliegen. En ook in fabrieken zijn digital twins populair: door alle replica’s van machines in het productieproces aan elkaar te koppelen, is een ontwerp te testen én is het mogelijk om latere aanpassingen alvast uit te proberen. Ook in de bouw kunnen weeromstandigheden geprojecteerd worden op gebouwen. En al die data van je Fitbit en Strava? Ook dat bouwt langzaam een digitale evenknie. Lees hier meer.

Weet je wat je nodig hebt om ze te maken?

Ja: Er is software beschikbaar die zijn oorsprong veelal vindt in de game-industrie. Maar ook data die handmatig bijgehouden wordt in een excel-sheet, kan soelaas bieden.

Nee: Om een digital twin niet alleen digitaal te ontwerpen, maar ook te laten bewegen, worden principes uit de game-industrie overgenomen. Zie het als Rollercoaster Tycoon – maar dan bijvoorbeeld om een fabriek of bewegende machine na te bootsen. Sluit je vervolgens Internet of Things aan op deze bewegende plattegrond, dan is het mogelijk om machines razendsnel te testen. Van 2D tot een virtual reality-bril: organisaties zien snel wat werkt of niet.

Weet je wat de eerste stap is?

Ja:  Stel vast voor welke fase je een digital twin wil gebruiken. Verzamel vervolgens data en denk na over de context, zodat je de echte wereld nabootst.

Nee: Wil je een digital twin gebruiken om je ontwerp te testen of om verbeteringen door te voeren? Stel allereerst vast wat je met je digital twin wilt bereiken. De volgende stap is het verzamelen van data: zowel uit eerdere apparaten als uit metingen die je zelf gedaan hebt. Die data – bijvoorbeeld over waar een gebouw komt te staan of hoe een machine opereert – knoop je steeds verder aan elkaar, tot je een digitaal prototype hebt.

Weet je wat de combinatie met machine learning inhoudt?

Ja: Door een algoritme is het mogelijk duizenden testen te doen. Omdat het algoritme niet precies weet waarop hij moet letten, zie je wat er wel of niet werkt.

Nee: Een nieuwe auto of advertentie testen als hij eenmaal is geproduceerd, is een duur grapje. Door kunstmatige intelligentie te voeden aan je digital twin is het mogelijk om veel testen te doen zonder kosten te maken. Hierbij kun je verschillende factoren in gedachten houden. Als het algoritme test hoe snel een fabrieksmachine kan produceren, zie je tegelijkertijd of dat veilig gebeurt en het product heel blijft. Hetzelfde geldt voor een A/B-test of een advertentie. Meer informatie vind je hier.

Weet je wat de voordelen zijn?

Ja: Simulaties zijn levendiger en omstandigheden zijn snel aan te passen. Bovendien werk je efficiënter en is het duurzamer om zaken te testen in software in plaats van staal.

Nee: Kosten om producten te testen zullen lager zijn, omdat je alles in de digitale omgeving test in plaats van iets moet laten maken. Daarmee is een digital twin een stuk efficiënter én duurzamer. Ook is het makkelijker om alle soort omstandigheden op je product of dienst los te laten – die creëer je immers zelf. Afhankelijk van de radertjes waar je aan draait, kun je precies ontdekken wat de juiste verhouding is tussen bijvoorbeeld efficiëntie, veiligheid en gebruikersgemak. Zie ook hier voor meer details.

Maar weet je ook wat de valkuilen zijn?

Ja: Een digital twin is niet snel te bouwen, laat staan dat optimalisatie van grote projecten vlug gaat. Neem kleine stappen en heb geduld en doorzettingsvermogen.

Nee: Denk niet dat een digital twin een snelle route naar optimalisatie is. Het opzoeken van data is al een tijdrovend proces. Daarna zul je eerst een klein stukje van de verbetering gaan onderzoeken: niet een hele fabriek, maar wel een lijn of machine. Zorg dat je een doel kiest dat niet te groot is, maar wel impact heeft. Wie te veel ambitie toont zal uiteindelijk stranden, omdat je met teveel dingen tegelijkertijd bezig bent.

Weet je genoeg om aan de slag te gaan?

Ja: Zorg voor een duidelijk onderzoeksdoel dat klein is en direct impact maakt. Verzamel digitale en fysieke data, om deze vervolgens van context te voorzien. En heb geduld.

Nee: Door data uit machines, ontwerpen en context te verzamelen, knoop je langzaam je digital twin in elkaar. Je zult duidelijk voor ogen moeten hebben in welke fase je deze in wilt zetten en welk onderdeel van een machine, product of dienst je graag wilt testen. Dat bespaart je tijd en kosten, maar vraagt om het nodige geduld en doorzettingsvermogen. Voor efficiëntie bestaat er (helaas) nog steeds geen short cut. Succes!

* Dit artikel verscheen eerder in het novembernummer van Emerce magazine #186.

Over de auteur: Loeka Oostra is freelance journalist (met medewerking van medewerking van Guido van Gageldonk van Prespective).