Fødevarevirksomheder og mange andre typer industrivirksomheder er konstant afhængige af og har en stigende interesse i at overvåge og optimere deres produktionslinje.

Dette skaber igen en øget interesse for at videreudvikle produktionsudstyret, så det får en højere ydelse og opfylder højere standarder inden for f.eks. dyrevelfærd, ressourcebesparelse og produktkvalitet. 

Industri 4.0 fokuserer på digital integration af den fysiske produktion, og her er den digitale tvilling en nyttig ramme. For at demonstrere mulighederne i den digitale tvilling er FORCE Technology gået sammen med Danmarks førende udvikler af industrielle bageovnssystemer, Haas-Meincke A/S - Part of Bühler Group, om at skabe en digital tvilling af en af deres test-enheder på deres anlæg i Skovlunde. 

Hvad er en digital tvilling?

En digital tvilling er en unik digital repræsentation af et fysisk produkt med alle dets vigtigste funktioner og karakteristika koblet til den fysiske enhed via sensorer og ofte en IoT-opsætning. Afhængigt af den fysiske enheds tilsigtede anvendelse og kompleksitet kan den digitale tvilling have forskellige grader af kompleksitet.

I de simple rent datadrevne tilfælde suppleres en simpel 3D CAD-model med sensordata for at give brugeren et grundlæggende indblik i aktivets ydeevne og tilstand. Dette er imidlertid enten et nyt koncept eller det, der betragtes som en ægte digital tvilling med alle de lovende og tilhørende forretningsmuligheder.

For at skabe en ægte digital tvilling udvikles og implementeres et lag af simulerings- og/eller matematiske modeller fra f.eks. high fidelity-CAE-værktøjer oven på 3D CAD og sensordata, hvilket giver mulighed for at modellere what-if-scenarier, fremskynde tid, teste og træne før udrulning m.m. Den store mængde data og indsigt åbner derefter op for træning af AI og neurale netværk med henblik på intelligent autonom beslutningstagning. Et niveau, som kun få kommercielle digitale tvillinger er på i dag.

Som alle andre produkter er det også vigtigt at erkende, at den digitale tvilling kun kan levere de data og oplysninger, som den er designet og konfigureret til. Det kan derfor stærkt anbefales at inddrage kvalificeret ekspertise inden for skabelse af digitale tvillinger fra starten.

Det kan og vil i de fleste tilfælde være nemmere at tilføje yderligere funktioner og udgange til de digitale tvillinger efterfølgende end at tilføje eller ændre fysiske komponenter, men det er ikke så billigt som at inkludere dem fra starten. Hvis den digitale tvilling bliver for kompliceret, kan det imidlertid også udfordre business casen i form af udviklingsomkostninger og tid, så det er vigtigt at afveje dette.

Business case bag digitale tvillinger - det starter i designfasen

Da kompleksiteten af digitale tvillinger kan være høj, er det vigtigt at evaluere business casen for, hvor meget der skal inkluderes, hvilket vil være forskelligt for den enkelte sag, virksomhed og produkt, og måske udvikle i faser.

For bageovnens vedkommende er grundlaget for dens digitale tvillinger blevet lagt med en digital tvillingeprototype. Prototypen er en funktionel dynamisk realtidsmodel uden live-sensorforbindelse. Man kan sige, at det er en avanceret virtuel prototype, der er forberedt til at modtage og analysere reelle data, og det første skridt i udviklingen af en ægte digital tvilling. En prototype af en digital tvilling har en lang række fordele i designfasen, ud over at den danner grundlaget for den endelige digitale tvilling. Der skabes således merværdi allerede inden implementeringen, og den identificeres i projektet som:

  • Dynamisk reaktion i realtid af det modellerede produkt med henblik på evaluering af ydeevne
  • Produktforbedring og -afprøvning forud for dyr fremstilling og afprøvning
  • Indbygget nøjagtighed af high fidelity-simuleringer i realtidsoutput
  • Dybdegående erfaring med 3D-animationer ved hjælp af VR
  • Livstidsmodellering og fejlanalyser
  • Identifikation af den ideelle placering af fysiske sensorer
  • Nem adgang til og videreformidling af design og ydeevne til interessenter og teammedlemmer på én platform.

Brug af den digitale tvilling

Gennem dette samarbejde påtænker FORCE Technology at hjælpe Haas-Meincke A/S med at få en bedre forståelse af deres enheders adfærd under forskellige forhold og udnytte deres ekspertviden til at opbygge den digitale tvilling, der skal give bedre forståelse, visuel repræsentation og fremtidig udvikling af deres produkt.

Det giver dem mulighed for nemt at administrere og optimere deres eksisterende produkter, designe nye produkter og præsentere eksisterende og potentielle nye produkter for kunderne, endnu før de bliver fremstillet. 

I øjeblikket giver denne digitale tvilling mulighed for at justere bagerumstemperaturen, både størrelsen og placeringen i de forskellige zoner i bagekammeret. Dette gøres ved at tillade fuldt justerbare indstillinger af alle ventiler til styring af luftstrømmen inde i bagekammeret og indsugning/udløb i brænderkammeret.

Yderligere forbedringer har til formål at tilføje andre bageovne efter operatørens valg for at give et fuldt justerbart overblik over en hel produktionslinje. Dette vil sikre, at ventilens position, længden af produktionslinjen og antallet af nødvendige enheder kan bestemmes mere præcist, inden den første enhed bestilles.