Steeds meer organisaties gaan werken met digital twins. Ze maken het mogelijk efficiënter te produceren en beter onderhoud en service te bieden, maar ook om preventief te handelen. Een voorbeeld is Robot4Care, een simulatieomgeving van het Catharina ziekenhuis die moet helpen in robot-mens interactie. De techniek is er dus, maar onderzoek naar de toepassingen zijn nog in volle gang. Fontys Hogeschool ICT werkt daaraan mee als onderzoekspartner binnen het internationale samenwerkingsverband Digital Twin Academy.
Simulaties en virtual reality toepassingen worden al langer gebruikt voor het ontwerpen en onderhouden van systemen. Digital twins zijn daarin de volgende stap binnen de Smart Industry/Industrie 4.0. Niet alleen wordt er een digitale reproductie gemaakt; deze kan real-time via een link gekoppeld zijn aan het fysieke object. Wijzig je dus het fysieke object, dan verandert de twin mee.
Teade Punter, lector High Tech Embedded Software, samen met onderzoekscoördinator Tom Langhorst coördinator van het project vanuit Fontys legt uit: “Veel bedrijven in de Brainport regio zijn bezig met digital twins. Er is een behoefte vanuit de machine-industrie aan een representatie die het bijvoorbeeld mogelijk maakt voor meerdere mensen om gelijktijdig aan een product te werken. Wat wij onderzoeken is hoe je nou zo’n digital twin zo slim mogelijk kunt ontwikkelen en toepassen. Twinning is een investering, dus hoe kun je, bijvoorbeeld, eenvoudig maar goed data verzamelen voor de twin. Binnen dit project kijken we ook hoe we dit voor kleinere bedrijven toegankelijk kunnen maken.” Naast het opleveren van werkende digital twins, is kennisdeling ook een belangrijke component.
Predictive maintenance
Punter ziet verschillende redenen om digital twins te ontwikkelen. Een digital twin kan helpen om problemen te voorspellen, nieuwe systemen te testen, maar is ook inzetbaar als een machine al in gebruik is: “Een voorbeeld is een machine producent in Nederland die bijvoorbeeld zijn broodbak machines in Istanbul levert. Bij dergelijke machines hoort ook ondersteuning. Dankzij een digital twin kan een operator van het bedrijf in Nederland beter zien als er problemen optreden in een van haar machines in Istanbul.
Je kunt ook data gaan verzamelen en patronen hierin herkennen om zo slijtage van onderdelen te voorspellen, zodat je tijdig de juiste onderdelen kunt vervangen. AI helpt dan om de patronen te vinden om zo predictive maintenance te doen.” De mogelijkheid om op afstand service te bieden kan interessant zijn voor zowel grote spelers als MKB-organisaties. Het onderhoud kan zo efficiënter en beter geïnformeerd worden uitgevoerd, maar het geheel is duurzamer omdat er minder hoeft worden gereisd.
Versterken Maas-Rijn Euregio
Bij het project zijn onderwijs- en industriepartners betrokken vanuit de Euregio met Zuid-Limburg en Noord-Brabant. Samen wil men de techniek ontsluiten en kennis delen. Punter: “Het gaat dan om het meetrekken van kleinere bedrijven, die zelf nog niet in staat zijn digital twins te bouwen. Interreg ziet potentie in digital twins voor het bedrijfsleven in deze Euregio.” Daarom is samenwerking essentieel en Brainport (Noord-Brabant) en Brightlands (Zuid-Limburg) laten dat hier zien.
Punter: “Voor het ontwikkelen van technologie en het verkennen van haar toepassing is het tegenwoordig belangrijk dat bedrijven en onderwijs met elkaar samenwerken. Dat doen we binnen dit project ook. We verrichten meerdere casestudies naar de toepassing van digital twins en stellen zo praktische richtlijnen op. Ook organiseren we webinars voor onderwijsontwikkeling en kennissessies voor het bedrijfsleven. Dit sluit goed aan bij onze eigen werkwijze als Fontys, waar we praktijkvragen uit de industrie en onderzoek direct door vertalen naar onderwijs. Door learning on the job voorkom je een achterstand.”
Brede toepassing
Als University of Applied Sciences, houdt Fontys Hogeschool ICT zich bezig met toepassingsvragen van digital twins. Drie lectoraten van Fontys Hogeschool ICT werken aan dit project samen met twee lectoraten van Fontys instituten Engineering en Transport & Logistiek (Fontys Venlo). De volgende test cases zijn geïnitieerd:
- Smart Industry Twin – een digital twin om mobiele en robotarmen te verbinden met een assemblagesysteem om bedrijven zo de mogelijkheden van smart industry te laten zien.
- Digital City Twin – een digital twin (in de regio Eindhoven en Parkstad) om de biodiversiteit in stedelijke omgeving te verbeteren.
- Robot4Care – met het Catharina ziekenhuis is al een simulatieomgeving ontwikkeld, die goed bruikbaar was als testomgeving voor ontwikkelaars tijdens de pandemie. De digital twin moet helpen in robot mens interactie.
- Virtual Plant Twin – De toepassing van digital twins in de tuinbouw gaat helpen om plantgroei te monitoren en oogstmomenten te voorspellen.
De grootste test case is de Smart Industry Twin. Hiervoor is door Fontys Engineering een proefopstelling ontwikkeld, die samen met Fontys ICT tot een digital twin wordt uitgewerkt. Punter: “We gebruiken transportband, die verschillende voorwerpen verplaatst als in een productieproces. We denken dat deze opstelling als showcase interessant is voor het MKB.”
Het onderzoeksproject zal lopen tot augustus 2023. De case study uitvoering en onderwijsontwikkeling worden parallel aan elkaar uitgevoerd. Het project is ambitieus, maar kan een grote impact hebben, vertelt Punter: “Het levert veel op voor het MKB en de regio. Er komen richtlijnen voor de toepassing van digital twins en duidelijke voorbeelden. Maar ook komen dankzij deze samenwerking onderzoek, toepassing en onderwijs samen op een betekenisvolle manier.”
Zie ook: Microsoft Flight Simulator is een digital twin waar op basis van AI de hele wereld is opgenomen:
