Digitálne dvojčatá ako trend budúcnosti

Koncept digitálneho dvojčaťa vznikol na začiatku 90. rokov, takže vôbec nie je nový. Za takmer 30 rokov jeho existencie vzniklo viacero definícií toho, čo digitálne dvojča je.

‍

Pre niekoho sú to len dáta uložené kdesi v databáze alebo v súborovom systéme, pre iného model BIM (Building Information Management), pre ďalšieho simulačný softvér výrobných procesov a pre nás zber dát v reálnom čase a 3D vizualizácia. Ktorý koncept je „správny“, sa ťažko hovorí, lebo veľa záleží na účele a použití. Niekde má väčší zmysel jeden koncept, inde druhý.

‍

Zhodnú sa však všetci: ide o digitálnu kópiu akéhokoľvek objektu, či je to mesto, budova, stroj alebo ľudské srdce.

Predstava, že digitálne dvojča sú dáta o danom objekte, láka svojou jednoduchosťou. Potom by však digitálnym dvojčaťom bola každá databáza ERP systému, pokladničný systém alebo súbor JSON, ktorý tento objekt opisuje.

‍

Takýto výklad je možný, ale svet je už ďalej, než aby sa uspokojil len s dátami. Dáta môžu obsahovať všetky dôležité informácie o objekte, no ľudský mozog nie je stroj a to, ako dáta dokážeme vyhodnotiť, závisí okrem iného od ich vizualizácie.

‍

Ak teda niekomu dáme 20 MB Excel so všetkými dátami, dostane síce „digitálne dvojča“, ale veľmi mu tým nepomôžeme, lebo dáta treba zobraziť tak, aby sa s nimi dalo pracovať.

Stavebné firmy pomaly, ale isto prechádzajú od plánovania budov v 2D na rôzne systémy BIM, v ktorých sa dá budova naplánovať v 3D do všetkých detailov. Od stien, vody, plynu, kúrenia a klimatizácie cez kabeláž až po poslednú zásuvku či hlavicu sprinklera protipožiarneho systému.

‍

Architekti a inžinieri tak majú k dispozícii nástroje, v ktorých pripravia úplnú dokumentáciu stavby a tá sa potom počas celej výstavby používa na kontrolu, plánovanie a podobne. Lenže ako v živote, zmeny, ktoré vznikajú priamo na stavbe, sa do modelu BIM často už nepremietnu, a potom sa naňho nedá spoliehať. Nie je to samozrejme chyba systému, no treba myslieť na to, že sa model v určitom okamihu začne od reality líšiť.

Priemysel dlho stál na predpoklade, že inžinieri naplánujú proces a ten prebehne podľa plánu. Skutočnosť je však úplne iná. Proces, aj ten najlepší, nepobeží podľa plánu, a je jedno, či ho vykonávajú stroje alebo ľudia. Stroje majú problémy s kolísaním materiálu či kalibráciou parametrov a ľudia na tom nie sú lepšie: únava, dochádzka, choroba, disciplína alebo celkovo nízka motivácia. Simulácia teda pomôže pri príprave, ale dvojčaťom reality nie je.

Firmy bežne majú dáta v rôznych informačných systémoch, pretože donedávna nikoho nenapadlo, že by mali zmysel pod jednou strechou. Čo má účtovníctvo spoločné s nákladmi na logistiku, nakladaním s odpadom a kvalitou lisovania, však? A aj keby ich to napadlo, problémom mohli byť náklady na takéto riešenia a ich zložité zavedenie. Kúpiť jeden systém, ktorý vyrieši všetko od nákupu materiálu cez výrobu, mzdy a sklad až po obchod a expedíciu, nie je jednoduché. Dnes je situácia iná a na rozhodovanie v reálnom čase treba dáta naozaj dostať do jedného systému a primerane ich zobraziť.

‍

O skutočnom digitálnom dvojčati sa dá hovoriť len vtedy, keď sa všetky dáta zobrazujú v reálnom čase. Možnosti integrácie sa dnes s tými spred pár rokov nedajú porovnať. Dáta sa dajú získať nielen z existujúcich procesných informačných systémov (zásoby, OEE strojov a zariadení, objednávky či dodávky), ale aj priamo z PLC (kusy OK / NOK, rôzne alarmy) alebo z rôznych zariadení IoT, napríklad zo senzorov, ktoré sledujú prostredie, teplotu, vlhkosť, hluk, kvalitu vzduchu a podobne. Významnú časť tvoria dáta o polohe z rôznych riešení RTLS (real-time location services) založených na Bluetooth, umelej inteligencii, RFID alebo UWB. RFID lokalizácia existuje v troch podobách od rôznych dodávateľov a v rôznych cenových hladinách: brány, blízkostné čítanie a najpokročilejšia podoba, stropné antény, ktoré v reálnom čase sledujú súradnice X, Y a Z.

‍

Samostatnou kapitolou je využitie umelej inteligencie ako zdroja dát pre digitálne dvojča. Umelá inteligencia nie je len analýza číselných dát a odhad budúceho vývoja, ale napríklad aj analýza obrazu. Z obrazu sa dajú vyčítať dáta o rôznych procesoch, o kvalite, objeme, množstve a podobne. Takéto dáta sa nijako nelíšia od dát z iných systémov.

Väčšina digitálnych dvojčiat spomenutých na začiatku ponúka vizualizáciu v reálnom čase na stolových počítačoch. Na mobilné zariadenia sa veľmi nemyslelo, s výnimkou niektorých systémov BIM. Smartfón je však dnes zariadenie s dostatočne veľkou pracovnou plochou a rýchlym internetom, takže manažér by nemal byť pripútaný k počítaču.

‍

Digitálne dvojča určite patrí do mobilu, aby mal používateľ dáta po ruke, nech je kdekoľvek. To, o čom si ľudia myslia, že existuje len vo filmoch, sa dnes dá používať, technológie sú na to k dispozícii. Ak má firma niekoľko prevádzok, všetky sa dajú digitalizovať a manažér si len prepne, ktorú prevádzku chce vidieť. Pritom je jedno, či je v Rakúsku alebo v Číne. Snahu o štandardizáciu zberu a vizualizácie takýchto dát vidno v mnohých globálnych firmách, ktoré zápasia s roztrieštenosťou systémov a potrebujú dáta zjednotiť.

‍

Hoci sa v tomto článku trochu viac venujem výrobnému sektoru, digitálne dvojčatá nájdu využitie aj v správe budov, veď aj výrobné firmy majú kancelárie. Zber a vizualizácia dát o prostredí je dnes téma, ktorej význam rastie. Návrat do kancelárií je pre mnohé firmy problém, potrebujú merať ich využitie alebo kvalitu prostredia a bez digitálneho dvojčaťa je zber dát zložitý a často sa rieši len ručne.

‍

Vyhodnocovanie dát o prostredí pomáha správcovi a vlastníkovi budovy pri riadení energií, kúrenia či chladenia, ale aj firmám, ktoré priestory používajú, aby zamestnancom zabezpečili čo najlepšie pracovné prostredie. Vďaka takýmto dátam môžu firmy využívať priestor účelne. Vedia, koľko ľudí v priestore skutočne je, podľa toho posúdia, koľko miesta naozaj potrebujú, a neprenajímajú si plochu, ktorá potom zostane nevyužitá.

‍

Dáta o vzdialených miestach v reálnom čase sú dnes ešte dôležitejšie než pred pár mesiacmi. Kým pred rokom sa po svete pravidelne konali rôzne audity, dnes je s tým problém. A nielen pre zatvorené hranice, ale aj pre čas a náklady na cestovanie.

‍

Ak má firma desiatky závodov, veľmi jej pomáha, keď na mobile vidí výrobu, logistiku alebo sklad v reálnom čase. Zrazu nie je potrebné cestovať tisíce kilometrov, aby sa zistilo, čo sa v danom závode práve deje. Vedenie už nemusí pozerať na 2D layouty, ktoré nemusí poznať, ale kdekoľvek na svete vidí realistický 3D model so všetkými dátami zo závodu.

‍

Vízia digitálnych dvojčiat sa však 3D vizualizáciou nekončí. Dvojča nemôže byť len pekná vizualizácia, musí ponúknuť viac. Keď sú dáta pod jednou strechou, dá sa začať hľadať medzi nimi vzťahy, ktoré bežne nie sú vidieť. Aj tu sa uplatní umelá inteligencia. Pomocou nej sa tieto vzťahy dajú nájsť, pomenovať a potom podniknúť kroky, vďaka ktorým sa prevádzka firmy posunie ďalej. Tam by mala smerovať budúcnosť.

‍

Zber, analýza, predikcia.

‍