Digitala tvillingar för att maximera den totala effektiviteten i produktionslinjernas drift

En heltäckande lösning för digitala tvillingar som möjliggör effektiv virtuell idrifttagning, förbättrad produktionslinjens prestanda, minimerad energiförbrukning, stöd för prognoser samt underlättar analys av grundorsaker.

Begreppet ”digital tvilling” har olika definitioner beroende på tillämpningsområdet. En 3D-modellvisualisering eller en fristående simulering bör inte betraktas som en digital tvilling. Inom tillverkningsindustrin bör en digital tvilling bestå av data som samlats in från flera källor, ”tänk om”-scenarier, beteendeinsikter, prognoser och mer djupgående visualiseringar.

McKinsey rapporterar att”70 procent av de globala teknikcheferna på ledningsnivå i stora företag utforskar och investerar i digitala tvillingar. I kombination med snabba framsteg inom stödjande tekniker förväntas detta driva på investeringar i digitala tvillingar på mer än 48 miljarder dollar fram till 2026 – en sammanlagd årlig tillväxttakt på 58 procent.” Tillverkningssektorn är på väg att bli en av de största sektorerna som inför tekniken med digitala tvillingar i stor skala.

Ur ett tillverkningsperspektiv kan en digital tvilling vara en virtuell replik av en produkt, ett system eller ett driftsparadigm. Vi kommer att diskutera en specialutvecklad lösning för digitala tvillingar inom driften, avsedd att förbättra den övergripande effektiviteten i produktions- eller förpackningslinjernas verksamhet – LTTS Digital Twin for Line Operations.

Lösningen erbjuder många fördelar, bland annat virtuell idrifttagning, övervakning av prestanda och effektivitet, förebyggande underhåll samt analys av grundorsaker med hänsyn till både realtidsdata och historiska driftsdata. Den bygger på en modulär implementeringsstrategi och omfattar tre huvudfunktioner: Ops Virtual Twin, Ops Performance Twin och Ops Predictive Twin. Kunderna har fördelen att kunna införa lösningen i enlighet med sin digitala mognadsgrad på ett stegvist och strukturerat sätt.

Låt oss titta närmare på funktionerna:

• Ops Virtual Twin: banar väg för smidig testning och validering

Ops Virtual Twin gör det möjligt för tillverkare att skapa virtuella repliker av sina produktions- eller förpackningslinjer, som speglar den verkliga driften i en PLC-styrd 3D-emuleringsmiljö. Detta ger dubbla fördelar för tillverkningskunder. För det första under förberedelserna inför driftsättning, dvs. vid nyinstallationer, där virtuella maskiner, processer och styrlogik kan testas och valideras virtuellt innan den fysiska implementeringen sker. För det andra, för deras befintliga linjer, dvs. i befintliga anläggningar, hjälper Ops Virtual Twin till att effektivisera den dagliga driften genom att fungera som en digital testbädd för regelbundna valideringar av ändringar, genomförande av omställningar, ”vad-händer-om”-scenariotester, personalplanering, fjärrdiagnostik och virtuell utbildning för operatörer. Denna banbrytande metod bidrar till att minska onödig användning av produktionslinjerna, vilket ger energibesparingar på upp till 10 %, förbättrar linjernas drifttid med 30 % och minskar omställningstiden med upp till 70 %.

• Ops Performance Twin: Möjliggör datadrivna beslut

Med en digital tvilling på plats kan data från drift, IT och teknik utnyttjas för att övervaka produktionslinjens beteende, inklusive tillståndet hos kritiska tillgångar, prestandaparametrar och fördefinierade nyckeltal (KPI:er). Detta hjälper tillverkare att fastställa riktmärken för den ideala produktionslinjeprestandan för att jämföra och effektivisera liknande produktionslinjeverksamheter mellan olika anläggningar. Med en omfattande översiktspanel ger prestandatvillingarna oöverträffad insikt i produktionsmått och identifierar snabbt flaskhalsar och ineffektiviteter. Detta datadrivna tillvägagångssätt ger beslutsfattare möjlighet att göra välgrundade justeringar, vilket leder till upp till 10 % ökad drifttid och upp till 5 % förbättrad avkastning, med tillgång till omfattande översiktspaneler i realtid.

• Ops Predictive Twin: Förebygga driftstopp och öka tillförlitligheten

En av de största fördelarna med LTTS Digital Twin for Line Operations-lösningen är de ovärderliga insikterna den ger när det gäller att förutsäga kritiska fel och utföra grundorsaksanalyser. Genom att utnyttja historiska data och realtidsdata gör lösningen det möjligt att förutse kritiska utrustningsfel innan de inträffar och hjälper till att upptäcka de första tecknen på fel. Det går mycket snabbare att identifiera problem med hjälp av varningar som visas i en interaktiv 3D-miljö för produktionslinjen, som dessutom kan kompletteras med livevideoflöde för kritiska områden efter behov. Detta möjliggör proaktiva insatser, vilket gör att underhållsteamen kan åtgärda problem under planerade driftstopp istället för att reagera på oväntade haverier. Resultatet är en ökning på upp till 20 % av drifttiden för kritisk utrustning, en ökning på upp till 2 % av andelen ”rätt från början”, en förbättring på upp till 30 % av den genomsnittliga tiden till diagnos (MTD) och den genomsnittliga tiden till fel (MTTF), samt en förbättrad total produktivitet.

Lösningen ger också användarna friheten att använda den via molnet eller implementera den lokalt nära sin verksamhet. Det bör dock noteras att en kombination med en molnlösning kan erbjuda betydligt större flexibilitet, skalbarhet, tillgänglighet och säkerhet för kunder som har infört LTTs-lösningen i sin verksamhet.

• AWS IoT Twin Maker

Att bygga lösningar med digitala tvillingar på molnplattformar innebär enorma fördelar för våra kunder. AWS IoT TwinMaker är ett sådant molnverktyg som vi kan använda för att bygga digitala tvillingar med möjlighet att utnyttja befintliga data från flera källor, skapa virtuella representationer av vilken fysisk miljö som helst och kombinera befintliga 3D-modeller med data från den verkliga världen. Det gör det möjligt att utnyttja digitala tvillingar för att snabbare skapa en helhetsbild av verksamheten och med fördefinierade API:er för att minska integrationsarbetet. Med hjälp av AWS IoT TwinMaker-plugin för Grafana kan vi även integrera digitala tvillingar i webbapplikationer för vidare analys. Siemens Tecnomatix, Flex SIM samt Dassaults 3D Experience och Ansys Twin Builder-simuleringsprogramvara kan användas för att utveckla testmiljöer för digitala tvillingar för virtuell driftsättning, baserat på produktionslinjen och kundens applikationsmiljö.

Fig. 1: Digital tvilling-instrumentpanel för en produktionslinje, som visar genomströmning, effektivitetsparametrar och andra insikter

Genom att utnyttja kraften i digitala tvillingar för produktionslinjedrift kan globala tillverkare behålla sin konkurrenskraft, anpassa sig till ständigt föränderliga marknadskrav och driva på hållbar tillväxt. Framtiden för produktionslinjedrift ligger i en sömlös integration av denna transformativa teknik, och de som anammar den kommer att skörda betydande fördelar i form av ökad produktivitet, hållbarhet, minskade kostnader och oöverträffad operativ excellens.

Anamma Digital Twin-revolutionen och frigör den fulla potentialen i er tillverkningskompetens med den specialutvecklade LTTS Digital Twin för produktionslinjedrift.