Bedrijven kunnen ontwerpprocessen flexibeler maken. Dit is mogelijk door van fysieke objecten een digitale tegenhanger te maken. Een digital twin is een centraal, virtueel punt waarvanuit fysieke systemen gemonitord en bestuurd kunnen worden. Ook het beheer van bijvoorbeeld apparaten wordt bij gebruik van zo’n digitale kopie veel eenvoudiger. Een digital twin kan gedurende de hele levenscyclus van een product worden gebruikt.
Zo’n dynamisch software-model bewijst zijn waarde vanaf het eerste ontwerp tot de laatste levensfase van een fysiek ‘ding’. Remco Helwerda, visionary advisor bij KPN TIRA: “Dit kan van alles zijn: machines, systemen en netwerken.”
Simulatie van realiteit
Bedrijven zijn hierdoor in staat betere producten of processen te ontwikkelen. De technologie bevordert niet alleen de creativiteit van ontwerpers en ingenieurs, ook marketing, verkoop en service hebben baat bij zo’n virtuele replica. Een digital twin kan worden gebruikt voor de analyse en simulatie van de ‘echte omstandigheden’. Te zien valt hoe iets zich in de praktijk gaat gedragen. Voordat iets in de werkelijkheid wordt toegepast, is een proces alvast te simuleren en zo nodig aan te passen.
Helwerda ziet tal van toepassingen zowel binnen als buiten KPN. Te denken valt aan de industrie, verkeer en infrastructuur, de energiesector, logistiek, onderhoud, smart cities en medische technologie.
Bestaande én toekomstige systemen verbeteren
Helwerda: “Een digital twin kan een reeds bestaand of een toekomstig systeem weergeven dat nog moet worden gebouwd. Ontwerpers kunnen naar hartenlust met opties spelen. In een digitale omgeving is alles bovendien veel gemakkelijker te testen. Ook als een product bij een klant in gebruik is, zijn nog verbeteringen door te voeren. Manipulatie van de digital twin kan leiden tot het aanpassen van de instellingen.” Producten zijn bijvoorbeeld duurzamer te maken.
De opkomst van de digital twin is te danken aan de enorme toename van de computerkracht en een overvloed aan data afkomstig van sensoren.
Nederlandse voorbeelden
In Nederland behoort Rijkswaterstaat tot de voorlopers op dit gebied. Van de nieuwe tunnel die de A16 en A13 in Rotterdam Noord verbindt, is een digitale tweeling gemaakt. Deze Twin-16 realiseert in de virtuele wereld een identieke weg. Van mogelijke incidenten zijn simulaties gemaakt, wat onnodige fouten helpt voorkomen. Tussen de combinatie van aannemers, Rijkswaterstaat en de omgeving ontstaat een betere afstemming.
Ook voor Amsterdam is een digital twin ontwikkeld om de stad leefbaar en ‘smart’ te maken. Verkeersstromen zijn zo gemakkelijk te monitoren. In het gebied rond de ArenA wordt bekeken hoe bezoekers die met de auto komen bij grote drukte naar de juiste parkeergarage zijn te dirigeren. Het is de bedoeling dat ook 5G van KPN daarbij een rol gaat spelen.
Sensoren meten apparatuur door
Helwerda legt de werking van een digital twin uit aan de hand van een diagram.
Als eerste wijst hij op de verbinding tussen het fysieke apparaat en het corresponderende virtuele model ervan. Sensoren maken het mogelijk alles te meten. In en om apparaten genereren ze in realtime data waarmee hun staat beter valt te doorgronden.
Helwerda: “Andersom kan die verbinding gebruikt worden om het apparaat aan te sturen.” Als van buitenaf de status van de digital twin wordt gewijzigd, zal dat via aandrijvingen (actuatoren) invloed hebben op het apparaat of systeem. Op deze manier kunnen het apparaat, de sensoren, de digital twin en de actuatoren een gesloten kringloop vormen.
Augmented reality
Helwerda: “Een mens kan dat geheel besturen via een traditionele computer terminal of via andere interfaces. Hele mooie interfaces kunnen worden vormgegeven middels augmented of virtual reality.” Een voorbeeld van augmented reality is de projectie op smart glasses van uitleg of aanwijzingen gebaseerd op de digital twin. Als een monteur naar een bepaald onderdeel van een apparaat kijkt, wordt duidelijk waar en hoe dat moet worden gerepareerd.
Met virtual reality kan een mens alvast kijken naar een nog niet bestaand apparaat. Daarbij genereert de digital twin het beeld. Op die manier kan het ontwerpproces voor ingewikkelde apparaten worden versneld en verbeterd.
Artificial intelligence
De digital twin is ook een prachtige basis voor de toepassing van artificial intelligence (AI). Met AI kan de besturing van het apparaat worden geautomatiseerd. Helwerda: “Dit gebeurt op basis van de actuele staat van het apparaat. Problemen zijn automatisch te corrigeren. Door bepaalde patronen te herkennen worden defecten vroegtijdig gesignaleerd. Preventief onderhoud voorkomt storingen.”
Veel organisaties die het Internet of Things (IoT) implementeren, gebruiken digitale twins. Helwerda: “IoT gaat vaak over ‘smart devices’ of ‘connected devices’. Deze apparaten kennen sensoren die aan het internet of een netwerk zoals LoRa zijn gekoppeld. Daardoor is hun status op afstand te zien. De digital twin voegt een model toe, zodat de sensordata ook context krijgen. Een digital twin is daarmee een belangrijke schakel om echt waarde te creëren.”
Toekomst
Intern wil KPN van zijn fysieke netwerken en platformen digital twins maken waardoor fouten sneller zijn op te sporen en de prestaties omhoog gaan. Deloitte voorspelt dat de wereldmarkt voor digital twin-technologie in 2023 een omvang van 16 miljard dollar zal hebben bereikt.
