Jak tzw. cyfrowe bliźniaki mogą zmienić przemysł?

Cyfrowe bliźniaki towarzyszą nam już w zasadzie od kilkudziesięciu lat. Trudno wręcz sobie wyobrazić obecnie stworzenie jakiegokolwiek produktu bez wirtualnych modeli trójwymiarowych, czyli wykorzystania technologii CAD, computer aided design.

Teraz utylizujemy te modele w postaci wprawiania ich w ruch, jesteśmy w stanie zasymulować pewien proces, który z tym produktem jest związany, czy to produkcyjny, czy to w postaci wykorzystania cyfrowego bliźniaka efektywności produkcji, czyli funkcjonalności MES (oprogramowanie wspierające produkcję i logistykę – red.), a więc analizie wydajności jego produkcji. Obecne rozwiązania pozwalają już nie tylko na stworzenie cyfrowego bliźniaka w trybie offline, ale możliwa jest już integracja z automatyką przemysłową w czasie rzeczywistym. Dzięki temu mamy możliwość na bieżąco śledzić wydajność linii, ewentualne wąskie gardła i jeśli zaistnieje potrzeba – przeprowadzić analizę różnych wariantów.

Jakie są rodzaje cyfrowych bliźniaków?

W Siemensie rozróżniamy trzy podstawowe rodzaje cyfrowego bliźniaka. Pierwszym jest cyfrowy bliźniak produktu, o którym wspomniałem, kolejnym bliźniak maszyny wprawianej w ruch, czyli dołączamy kinematykę, elektrykę, elektronikę i jesteśmy w stanie jednocześnie konstruować układy elektryczne, elektroniczne i mechaniczne. I na końcu tworzymy kod PLC. To technologia, która znacząco skraca tzw. time to market. Szybciej jesteśmy w stanie skonstruować i wprowadzić na rynek gotowy produkt. Kolejnym jest cyfrowy bliźniak produkcji. Czemu służy? Często podczas planowania produkcji popełniamy pewne błędy, nie analizujemy wystarczająco wąskich gardeł lub nie potrafimy sprecyzować do końca, czy layout produkcyjny, który sobie wybraliśmy, spełnia swoją funkcję i dzięki temu układowi maszyn w hali jesteśmy w stanie utrzymać zakładaną ratę produkcyjną.

Jak wygląda wprowadzanie przez Siemensa tego rozwiązania?

I tu mam mój osobisty przykład z życia. Byłem odpowiedzialny za projektowanie procesu produkcyjnego samolotu Pilatus PC-24. Powstawała hala produkcyjna i zadaliśmy sobie pytanie, ile potrzebujemy suwnic, które przesuwają elementy między gniazdami produkcyjnymi. Projekt hali zakładał, że suwnice będą podparte na konstrukcji dachu i w związku z tym musieliśmy znaleźć odpowiedź już na etapie projektu architektonicznego.

Nie bylibyśmy w stanie odpowiedzieć na to pytanie bez stworzenia cyfrowego bliźniaka produkcji. Po wstępnych statycznych obliczeniach, używając popularnych arkuszy kalkulacyjnych, doszliśmy do wniosku, że potrzebny jest tylko jeden dźwig – co oczywiście rozmijało się ze stanem faktycznym.

Po uruchomieniu stworzeniu cyfrowego bliźniaka, wprawieniu go w ruch przy zakładanej rocznej produkcji, okazało się, że są potrzebne trzy dźwigi, aby efektywnie ułożyć proces. Proszę sobie wyobrazić straty, którym udało nam się zapobiec. Tu właśnie doskonale sprawdzają się cyfrowe bliźniaki – nie są już pieśnią przyszłości, właściwie wykorzystane przynoszą wymierne korzyści.

Taką pieśnią przyszłości wciąż wydaje się internet rzeczy. Ta technologia miał być już wszechobecna.

IoT jest już obecny w produkcji, ponieważ systemy MES-owe opierają się już na tej architekturze, teraz coraz częściej wspieranej przez technologie brzegowe (Edge). Istnieje rozproszony układ czujników i sterowników PLC, z których ściągamy dane. Często utożsamiamy internet rzeczy z chmurą obliczeniową, a tu wyzwaniem jest obawa przez bezpieczeństwem danych, choć chmura obliczeniowa jest daleko bezpieczniejszym rozwiązaniem niż stacjonarne serwery. Potrzebujemy jeszcze trochę czasu na edukację rynku i przyzwyczajenie do istnienia chmury przemysłowej. Musimy poprzez przykłady zastosowania przekonywać klientów do tego rozwiązania, które eliminuje koszty inwestowania we własną infrastrukturę przy zachowaniu wysokiego poziomu bezpieczeństwa.

Takie rozwiązania oferujecie klientom?

Jako Siemens mamy rozwiązanie MindSphere, platformę istniejącą z wykorzystaniem infrastruktury chmurowej. Mamy tu do wyboru dwóch dostawców. To Amazon i Microsoft. Platforma ma gotowe predefiniowane aplikacje i API, które mają podstawowe funkcjonalności, o które pyta rynek. Zaletą jest połączenie świata przemysłowego z tą chmurą. Siemens posiada predysponowane bramki IoT, które łączą i komunikują świat przemysłowy z chmurowym za pomocą kilku kliknięć. I bardzo łatwo agregujemy w ten sposób dane.

Jak to można wykorzystać?

Jeśli chodzi o flagowe rozwiązania IoT, mówi się o predykcji utrzymania maszyn w ruchu, czyli unikaniu nieplanowych awarii maszyn. Od strony Siemensa podchodzimy do tego w bardzo holistyczny sposób. Najpierw analizujemy sytuację u klienta i patrzymy, czy zbiera dane. Bo jeśli mówimy o predykcji, to mówimy o pewnych silnikach decyzyjnych, które pracują na danych historycznych.

Z doświadczenia wiem, że tych danych historycznych w polskim przemyśle brakuje, a jeśli są, to nie są w żaden sposób oznaczone czy opisane. Przy rozpoczęciu przygody z IoT i predykcją zalecamy w pierwszym kroku, by zacząć od zbierania i oznaczania danych procesowych. Chodzi o stworzenie takiego zeszytu z dotychczasowymi awariami lub niezgodnościami.

W kolejnym kroku utylizujemy te dane. Mówi się dziś, że dane są cyfrowym złotem. Muszą pracować dla nas, byśmy byli w stanie, np. przewidzieć awarię maszyny, co nam oszczędzi kosztów.

Które technologie mają pana zdaniem najlepszą przyszłość? Które warto obserwować?

Tych technologii jest wiele, oczywiście IoT, szczególnie w połączeniu z wchodzącą właśnie na polski rynek technologią 5G. To są nośniki, platformy, jeśli chodzi zaś o wartość dodaną dla klienta to przede wszystkim jest to zaprzęgnięcie pewnej formy sztucznej inteligencji do pomocy w organizowaniu procesów wewnętrznych firmy. Tak jak wspomniałem wcześniej, takim sztandarowym przykładem może być predykcja nieplanowanego postoju maszyny, ale może to być równie dobrze jakość produktu.

Jak wypada Polska w najnowszych technologiach?

Na to pytanie odpowiedzieliśmy, wprowadzając barometr dojrzałości cyfrowej firm na rynku polskim. Digi Indeks to wskaźnik od 1 do 4. Średnio przedsiębiorstwa uzyskują 1,9, co nie jest zadowalające. Ale też wskazuje ogromny potencjał implementacji technologii cyfrowych. Coraz więcej polskich przedsiębiorstw umieszcza transformację cyfrową jako pozycję w planowaniu budżetów inwestycyjnych oraz inwestuje w know-how swojej kadry. To bardzo dobry trend ale potrzebujemy jeszcze chwili, żeby Digi Index znalazł się w okolicach poziomu 3.

Jak wprowadzać nowe rozwiązania cyfrowe? Od czego zacząć?

Żeby sobie poradzić z chaosem informacyjnym z działów handlowych, różnych dostawców i rozwiązań najlepiej skupić się na własnych potrzebach, zdefiniować je i przeanalizować niedoskonałości. A w tym może pomóc lider, jeśli chodzi o znajomość rozwiązań cyfryzacyjnych i przemysłu 4.0, jakim jest firma Siemens i zaprosić do współudziału i organizowania warsztatów poświęconych badaniu dojrzałości cyfrowej, opartych na kookreacji, czyli pracy z klientem, pracy na jego produkcji i jego systemach, analizowaniu jego potrzeb. Podczas Digital Enterprise Workshop nie zakładamy, że wiemy, czego potrzebuje klient, tylko skupiamy się na jego potrzebach, i jest to najtrafniejszy sposób, by rozpocząć przygodę z dygitalizacją.

MATERIAŁ POWSTAŁ WE WSPÓŁPRACY Z FIRMĄ SIEMENS