Digitální dvojčata přinášejí novou éru průmyslových inovací

Technologie digitálních dvojčat je podle analytické společnosti Gartner jedním z 10 nejvýznamnějších technologických trendů současnosti. Revoluční digitální dvojčata mají potenciál ovlivnit prakticky každý průmyslový obor. Co vlastně digitální dvojče je a jak funguje? Kde všude nachází technologie uplatnění? A jaké jsou její hlavní přínosy?

Co je digitální dvojče?

Digitální dvojče neboli Digital Twin, je přesný virtuální model reálného fyzického zařízení. Na tomto digitálním dvojčeti lze simulovat všechny funkce fyzického zařízení a komunikaci mezi jeho jednotlivými částmi. Tím napomáhá k odhalení chyb a nesrovnalostí ještě před uvedením fyzického zařízení do provozu.

Koncept digitálního dvojčete je úzce spjat s nástupem programu Průmysl 4.0 a využívá se především ve výrobních závodech. Kořeny digitálních dvojčat sahají až k vesmírné misi Apollo, během které potřebovala americká kosmická agentura NASA zajistit údržbu a opravy komplikovaných vesmírných stanic a raketoplánů na nepředstavitelnou dálku.

Jak funguje digitální dvojče?

Digitální dvojče je tvořeno třemi základními částmi: fyzickým objektem, jeho digitální replikou a dynamickým přenosem dat mezi nimi. Senzory připojené na fyzickém zařízení shromažďují data, která se následně přenášejí do virtuálního modelu. Tento proces umožňuje odborníkům sledovat a analyzovat aktuální stav zařízení v reálném čase, předvídat budoucí poruchy a optimalizovat údržbu. Díky této technologii mohou být všechny kroky výrobního cyklu strojů prováděny paralelně, což zkracuje dobu uvedení nového produktu na trh až o 30 %.

Pomyslný život digitálního dvojčete začíná jeho vytvořením odborníky, často specialisty na datovou vědu nebo aplikovanou matematiku. Tito experti zkoumají fyzické vlastnosti objektu nebo systému a následně vytvářejí jeho přesnou virtuální repliku pomocí odpovídajících matematických modelů. Digitální dvojče však může sloužit také jako prototyp ještě předtím, než je produkt vůbec vytvořen. V současné době se tvorbou digitálních dvojčat zabývají především technologičtí giganti, jako je IMB, Siemens nebo Microsoft.

Využití digitálních dvojčat v průmyslu

Ve výrobních závodech digitální dvojčata výrazně zkracují dobu potřebnou k uvedení nových výrobních linek do provozu a zvyšují jejich efektivitu, jelikož se všechny důležité testy provedou na virtuálním modelu. Digitální dvojčata se používají například při vývoji a testování výrobků v automobilovém průmyslu, kde se testují vlastnosti nových vozidel, což nabývá na významu zejména s příchodem technologií autonomního řízení.

Detailní virtuální dvojče letadel Airbus usnadnilo práci také leteckým mechanikům, kteří si mohou stroj prohlédnout pomocí virtuální reality, aniž by museli mít před sebou skutečné letadlo. Vedle virtuálních modelů strojů a zařízení se využívají i digitální dvojčata různých procesů – pomáhají například optimalizovat logistické procesy, správu zařízení a simulují různé scénáře budoucího vývoje firem.

Digitální dvojčata bodují také v architektuře

Digitální dvojčata se v poslední době uplatňují také při simulaci energetických toků a optimalizaci spotřeby energií v budovách. Digitální dvojče ve stavebnictví a architektuře může replikovat budovy, mosty, železnice nebo dokonce celá města. Například město Rennes ve Francii využívá trojrozměrný digitální model „Virtual Rennes“ k simulaci různých variant rozvoje města a k posouzení dopadů zásadních rozhodnutí o budoucí výstavbě či dopravním řešení.

Digitální dvojče má řadu výhod, ale není pro každého

Vytvoření digitálního dvojčete poskytuje provozovateli množství výhod. Digitální dvojčata umožňují inženýrům testovat koncepty a hypotézy ve virtuálním prostředí před jejich aplikací na skutečné stroje, což minimalizuje rizika spojená s fyzickým testováním. Jedním z hlavních benefitů je monitorování dat v reálném čase, což umožňuje včasnou detekci poruch i prediktivní údržbu výrobních linek a dalších zařízení. Monitorování navíc může probíhat na dálku, což snižuje náklady na fyzické návštěvy a umožňuje rychlejší reakci na problémy.

Další významnou výhodou digitálních dvojčat je možnost provádět analýzy různých scénářů bez rizika poškození skutečných zařízení. To znamená, že inženýři mohou simulovat zátěžové stavy a různé provozní situace, aniž by došlo k reálným škodám.

Digitální dvojče je nepochybně nástroj, který dokáže zvýšit konkurenceschopnost a produktivitu a ušetřit firmám čas i peníze. Na druhou stranu se jedná o nemalou investici, jejíž využití nemá vždy smysl. Investice do tvorby digitálních dvojčat se vyplatí především velkým výrobním společnostem, u nichž musí veškerá vylepšení, přestavby či výstavby nových výrobních linek proběhnout v nejkratším možném čase.

Naposledy aktualizováno 19. 6. 2024

Sára Aiblová

Sára Aiblová je studentkou brněnské právnické fakulty. Kromě práva se zajímá o psychologii, kulturu a cestování. Baví ji prozkoumávat aktuální témata ze světa technologií či wellness a předávat je čtenářům.