Inhoudsopgave
Digital twin in de Machinebouw
Voor engineers wordt het steeds belangrijker om te begrijpen wat een digital twin is en waarom deze technologie relevant is binnen een veranderende machinebouwmarkt. De sector staat onder toenemende druk om productiviteit te verhogen, efficiënter te werken en sneller in te spelen op technologische ontwikkelingen. Binnen deze ontwikkeling speelt digital twin software een steeds grotere rol.
Een digital twin in de machinebouw maakt het mogelijk om machines, processen en prestaties al vóór fysieke realisatie inzichtelijk te maken. Hierdoor kunnen machinebouwers productieprocessen slimmer ontwerpen, sneller optimaliseren en beter inspelen op veranderende marktvraag. Bovendien helpt deze technologie bedrijven om fouten eerder te ontdekken, kosten te verlagen en projecten voorspelbaarder uit te voeren.
Wat is een digital Twin?
Er bestaat nog veel verwarring over de term digital twin. Kort gezegd is een digital twin een dynamische, realtime digitale tegenhanger van een fysiek object, machine of systeem. Deze digitale replica gebruikt sensoren, software en data analyse om gedrag, prestaties en processen realistisch weer te geven.
Voor machinebouwers en system integrators betekent dit dat machines, productielijnen en productieprocessen al vóór de fysieke bouw virtueel ontworpen, getest en gevalideerd kunnen worden. Hierdoor ontstaat vroegtijdig inzicht in prestaties, ontwerpkeuzes en mogelijke knelpunten.
In plaats van problemen pas tijdens commissioning of productie te ontdekken, kunnen engineers processen en besturingen vooraf simuleren en optimaliseren. Dat voorkomt kostbaar herstelwerk later in het traject.
Traditionele software versus digital Twin software
Traditionele engineeringsoftware richt zich vaak op losse onderdelen van het proces, zoals CAD ontwerp, visualisatie of programmering. Simulaties zijn daarbij meestal statisch en gebaseerd op aannames, historische data of vooraf ingestelde scenario’s.
Een digital twin werkt fundamenteel anders.
Dit betekent dat deze simulaties vaak een momentopname zijn, terwijl een digital twin continu bijgewerkt wordt met realtime data uit de fysieke machine of installatie. Hierdoor ontstaat op ieder moment een actuele en realistische weergave van de werkelijke situatie.
Deze sensoren en live data leveren continu informatie aan, waardoor simulaties onder realistische omstandigheden getest kunnen worden. Door deze data uitwisseling tussen de fysieke en digitale wereld ontstaat nauwkeurig inzicht in gedrag en prestaties nog voordat de eerste schroef uit het magazijn is gehaald.
De naam van het blog gaf het eigenlijk al weg; het gaat hier natuurlijk over de voordelen van de digital twin.
De voordelen die als het meest belangrijk benoemd worden door machinebouwers zijn:
• Vroegtijdige foutdetectie
• Betere voorspelbaarheid van projecten
• Kortere commissioning
• Lagere ontwikkelkosten
• Minder afhankelijkheid van fysieke prototypes
Belangrijkste toepassingen van digital Twin
Nu duidelijk is wat een digital twin is en hoe deze technologie werkt, kijken we verder naar hoe digital twin software wordt ingezet binnen de maakindustrie met voorbeelden uit de praktijk. Aan de hand van deze toepassingen ontstaat een beter beeld van wat digital twin software allemaal kan.
Virtueel ontwerpen en layoutplanning
Met een digital twin kunnen machines, productielijnen en complete systemen vooraf in een virtuele omgeving worden ontworpen. Hierdoor kunnen layouts al vroeg in het proces worden geoptimaliseerd voordat de bouw van de machine start.
Machinesimulatie voor procesanalyse
Simulatiesoftware binnen de machinebouw helpt engineers om prestaties, bottlenecks en cyclustijden vroeg in het proces al in de ontwerpfase inzichtelijk te maken. Zo worden knelpunten sneller zichtbaar en kunnen ontwerpkeuzes al in de ontwerpfase gevalideerd worden, waardoor het ontwikkelproces voorspelbaarder verloopt.
Virtual Commissioning
Veel machinebouwers zullen bekend zijn met de term virtual commissioning, maar voor velen blijft het nog een abstract onderwerp. Vaak hebben mensen wel een idee van wat het inhoudt, maar blijft het lastig om te begrijpen hoe het daadwerkelijk binnen de praktijk werkt.
Bij virtual commissioning wordt een machine volledig virtueel in bedrijf gesteld. De complete machine wordt digitaal gesimuleerd en gekoppeld aan de besturing, waardoor software en procesgedrag vooraf getest kunnen worden alsof de echte machine al operationeel is.
Machinebouwers lopen hierdoor niet langer tegen onvoorziene verrassingen aan tijdens commissioning, maar gaan met meer zekerheid het traject in, waardoor de commissioningstijd aanzienlijk verminderd wordt.
PLC en besturingslogica testen
Het testen van PLC software en besturingslogica is een toepassing die de digital twin echt onderscheidt van de meeste traditionele simulatiesoftware. PLC software bestaat al langer, maar wat een digital twin uniek maakt, is het samenbrengen van simulatie en softwareprogrammering binnen één platform. Hierdoor kunnen engineers niet alleen simulatiemodellen opbouwen, maar tegelijkertijd ook software valideren binnen dezelfde virtuele omgeving.
Het programmeren en testen van een digital twin werkt als volgt. De digital twin geeft dezelfde input en output terug als de echte machine. Zo kan de PLC programmering aangepast worden op het gedrag van de digital twin en kan de software gevalideerd worden.
Bereikanalyses en robotvalidatie
Bij complexe designs en robottoepassingen kunnen bewegingen, bereiken en technische haalbaarheid vooraf gevalideerd worden.
Daardoor ontstaat vroegtijdig inzicht in mogelijke botsingen, beperkingen en technische uitdagingen voordat het systeem gerealiseerd wordt.
Scenario Testing
Scenario testing houdt in dat verschillende procesvarianten en configuraties veilig getest kunnen worden zonder dure prototypes.
Denk hierbij bijvoorbeeld aan:
• Veranderingen in productiecapaciteit
• Nieuwe productvarianten
• Wijzigingen in logistieke processen
• Uitzonderingssituaties en edge cases
• Afwijkende storingssituaties
Hierdoor kunnen bedrijven sneller inspelen op veranderingen en verschillende situaties vooraf analyseren zonder impact op bestaande processen.
Conclusie
Een digital twin laat zien dat door de groei van technologie binnen de machinebouw nieuwe mogelijkheden ontstaan. Software die simulatie en softwarevalidatie samenbrengt binnen één omgeving is iets wat binnen de machinebouw lange tijd niet mogelijk was. Daarmee helpt een digital twin machinebouwers niet alleen hun doelen beter te behalen, maar verandert de manier waarop machines ontwikkeld worden fundamenteel.
