- Wat zijn digital twin-fabrieken precies?
- De Europese Unie erkent het transformatieve potentieel van digital twin-technologie
- DELMIA helpt bedrijven virtual twins en real world-productie samen te voegen
- BMW zet de auto-industrie op zijn kop met nieuwe fabriek (ook al bestaat deze niet fysiek)
Naarmate de wereld steeds meer te maken krijgt met digitale innovaties, maakt ook de productiesector een ongekende transitie door. De kern van deze verschuiving ligt in het concept van ‘digital twins’ of ‘virtuele fabrieken’ — gedetailleerde digitale tegenhangers van fysieke eigenschappen of systemen. Geavanceerde digitale simulaties zijn van groot belang, en binnen dit domein neemt de Europese Unie een leidende positie in. State-of-the-art systemen als DELMIA van Dassault Systèmes begeleiden bedrijven bij het naadloos integreren van het digitale met het fysieke en ook BMW past deze vooruitstrevende technologie toe, wat duidt op significante ontwikkelingen in de auto-industrie. In dit artikel duiken we in de wereld van virtuele fabrieken en laten we je zien hoe ze de manier waarop we producten maken veranderen en sectoren transformeren. Ook geven we voorbeelden van real-world toepassingen van digital twin-technologie en de monumentale verschuivingen die ze beloven voor de toekomst van de productiesector.
Wat zijn digital twin-fabrieken precies?
In het veranderende landschap van industriële automatisering en slimme productie heeft het concept van de ‘digital twin’ zich ontpopt als een centrale spil die een nieuw tijdperk van efficiëntie en innovatie inluidt. Wat zijn digital twin-fabrieken en wat maakt ze zo interessant dat sectoren over de hele wereld erdoor gefascineerd zijn? In de context van productie is een virtuele of digital twin-fabriek een alomvattend digitaal model van de volledige fabrieksopstelling — van machines en processen tot workflows en toeleveringsketens. Dit model weerspiegelt niet alleen de fysieke fabriek, maar is ook in staat simulaties uit te voeren, prestatiegegevens te analyseren en optimalisaties aan te bevelen. Een van de belangrijkste voordelen van deze virtuele modellen is de diepgaande verbetering van predictive maintenance of voorspellend onderhoud. Door de digital twin voortdurend te monitoren en met de fysieke entiteit te vergelijken, kunnen bedrijven voorspellen wanneer machines uitvallen of onderhoud nodig hebben, waardoor de uitvaltijd en operationele kosten enorm kunnen afnemen. Bovendien kunnen fabrikanten, door verschillende scenario’s via het digitale model te simuleren, anticiperen op knelpunten, workflows stroomlijnen en de toewijzing van middelen optimaliseren, waardoor de efficiëntie en productiviteit worden gemaximaliseerd.
In dit tijdperk van maatwerk en snelle marktveranderingen stellen digital twins fabrikanten bovendien in staat om veranderingen of nieuwe processen eerst in een risicovrije virtuele omgeving te testen voor ze in de echte wereld te implementeren. Hierdoor kunnen fabrieken sneller schakelen en op marktvragen of veranderende strategieën reageren, zonder de hoge kosten van trial-and-error op de productievloer. De auto-industrie, die op het gebied van productie-innovatie vaak vooroploopt, is een early adopter van digital twin-fabrieken. Bedrijven als Rolls-Royce, BMW en Jaguar Land Rover gebruiken digital twins om assemblageprocessen te simuleren en optimaliseren, zodat auto’s zo efficiënt mogelijk en met zo min mogelijk afval worden geproduceerd. De lucht- en ruimtevaartsector, met zijn ingewikkelde componenten en strenge veiligheidsnormen, hecht ook enorme waarde aan digital twins. Hierdoor worden namelijk uitgebreide tests en simulaties mogelijk, zonder de risico’s en zonder fysieke middelen te hoeven gebruiken. Ook de farmaceutische, energie- en elektronicasectoren integreren steeds meer digital twin-methodologieën in hun activiteiten, vanwege de praktische voordelen en het potentieel voor toekomstbestendigheid die ze bieden.
De Europese Unie erkent het transformatieve potentieel van digital twin-technologie
Digital twin-technologie kan de productiesector ingrijpend veranderen, iets dat de Europese Unie al geruime tijd inziet. Met het oog hierop onderscheidt het DIMOFAC-initiatief (Digital Intelligent MODular FACtories) zich duidelijk als een baken van innovatie. DIMOFAC wordt gefinancierd door de EU en is een baanbrekend onderzoeksproject dat fabrikanten in Europa stimuleert digital twin-technologie in hun bedrijfsprocessen te integreren. Dit initiatief draait niet alleen om technologische transitie, maar stimuleert ook een verandering in productiemethoden en -strategieën. Door gebruik te maken van digital twins, kunnen fabrikanten processen optimaliseren, rekening houden met potentiële uitdagingen en productieparameters in realtime aanpassen. De kracht van DIMOFAC is vooral het bevorderen van modulaire en flexibele productiesystemen waarmee industrieën efficiënter kunnen inspelen op marktvraag en het gebruik van hulpbronnen kunnen terugdringen. Sectoren die de inzichten en methodologieën van het DIMOFAC-project al hebben geïntegreerd, ervaren duidelijke voordelen: van kortere productiecycli tot een betere productkwaliteit.
Nu de concurrentie in de Europese maakindustrie groeit, zet de EU met initiatieven als DIMOFAC steeds meer in op geavanceerde middelen om haar sectoren toekomstbestendiger te maken. Het project wordt ondersteund door een diverse groep van 30 Europese partners, waaronder onderzoeksinstellingen, technologiebedrijven, kleinschalige industriële proef-productielijnen en zakelijke allianties. Gedurende vier jaar zetten deze partners zich volledig in om een unieke industriële aanpak te ontwikkelen. Zo bedenken, testen, valideren en delen ze methoden om de herinrichting van assemblagelijnen te versnellen. Het doel is om de flexibiliteit van fabrieken te verhogen zodat deze beter op veranderende behoeften kunnen inspelen. Met behulp van geavanceerde technologieën als blockchain, robotica, cloud computing en AI streeft het initiatief ernaar de productiewerkwijzen in kaart te brengen en mogelijke verbeteringen te identificeren. Cécile Girardot, coördinator van het DIMOFAC-initiatief — dat loopt tot maart 2024 — vertelt: “De industrie bevindt zich in een overgangsfase, waarbij digitale technologieën een ondersteunende rol spelen. Digital twins genereren realtime gegevens die de prestaties van machines virtueel weerspiegelen”.
DELMIA brengt productieprocessen in een virtuele ruimte tot leven. Hierin kunnen nieuwe strategieën veilig worden getest en aangepast, kunnen workflows vloeiender worden gemaakt en is er ruimte om met vernieuwende concepten te experimenteren.
DELMIA helpt bedrijven virtual twins met real world-productie te combineren
Een toonaangevend bedrijf in digital twin factory-technologieën is DELMIA. Dit merk valt onder Dassault Systèmes, een specialist in productie- en operationele oplossingen. In een markt die snel verandert door nieuwe productietechnieken en een groeiende nadruk op efficiëntie en duurzaamheid, heeft DELMIA een unieke positie in een specifieke niche verworven door traditionele fabrieksopstellingen met innovatieve technologieën te transformeren. De Factory Simulation Software van het bedrijf zorgt voor een vloeiende verbinding tussen de virtuele en fysieke productiewereld, onder andere door een gedetailleerde 3D-weergave van complete fabrieksopstellingen te creëren, die alles in zich heeft: van de plaatsing van afzonderlijke machines tot de details van werkcellen en de algemene opzet van productielijnen. Een unieke eigenschap van de software is de integratie van real-world gegevens, waarmee fabrikanten allerlei verschillende scenario’s kunnen simuleren. Dit varieert van elementaire productieprocessen tot complete fabrieksoperaties, inclusief preventieve maatregelen en ergonomische aanpassingen voor werknemers. Deze digital twin-benadering biedt een overzichtelijk beeld van de fabrieksvloer, waardoor bedrijven de mogelijkheid hebben de werking van machines en tools visueel te monitoren. Dit is cruciaal voor het toetsen van de haalbaarheid van nieuwe productieprocessen en het inschatten van de gevolgen van wijzigingen in de fabrieksindeling.
Door werkcellen te koppelen aan een programmeerbare logic controller kunnen fabrikanten zowel individuele werkcellen als complete productielijnen virtueel opstarten. Met behulp van geavanceerde technologieën, waaronder AI, digital twins, het IoT en big data, brengt DELMIA productieprocessen in een virtuele ruimte als het ware tot leven. Zo kun je in een veilige setting nieuwe strategieën uitproberen en bijstellen, processen optimaliseren en vernieuwende concepten testen. Dit levert meer efficiëntie, grotere kostenbesparingen, een verhoogde bedrijfsproductiviteit en minder downtime op. Wat de expertise van DELMIA echt benadrukt, is de connectiviteit en het samenwerkingspotentieel binnen het 3DEXPERIENCE-platform. Hiermee kunnen ‘what-if’-scenario’s worden bedacht en verfijnd, variërend van het aanpassen van personeelsinzet en het anticiperen op mogelijke verstoringen tot het herzien van productiemiddelen en het plannen van de introductie van nieuwe producten. DELMIA levert niet alleen een statische digitale reflectie van de werkelijkheid, maar ook een dynamisch, datagestuurd virtueel model van concrete producten, middelen en processen. Door de mogelijkheid virtueel met diverse scenario’s te experimenteren, kunnen fabrikanten strategieën ontwikkelen die het best aansluiten bij hun bedrijfs- en duurzaamheidsdoelen.
“De realtime visuele interactie, waarbij alles in één model wordt gecoördineerd, zorgt automatisch voor een vlottere herkenning van mogelijke problemen. Alle ingenieurs kunnen de fabriek bekijken alsof ze fysiek samen op dezelfde locatie zijn en knelpunten vervolgens intuïtief identificeren en direct aanpakken”.
Rev Lebaredian, vice-president van Omniverse bij Nvidia
BMW zet auto-industrie op zijn kop met nieuwe fabriek (ook al bestaat deze niet fysiek)
Een praktijkvoorbeeld van een bedrijf dat al virtuele fabriekstechnologie toepast, is BMW. Zo heeft de autofabrikant onlangs een uitgebreide virtuele weergave van hun aankomende productieprocessen geïntroduceerd met gebruik van het Omniverse-platform van Nvidia. Met deze state-of-the-art tool, een soort metaverse voor bedrijven, kan de autofabrikant robotica en logistieke systemen ontwerpen, evalueren en verfijnen voordat deze in de echte wereld worden uitgerold. Deze tool zal een cruciale rol gaan spelen in het productie-ecosysteem van BMW, met name in de toekomstige fabriek voor elektrische voertuigen in Debrecen, Hongarije. Deze fabriek, een nauwkeurige digitale weerspiegeling van een uitgestrekt terrein van 400 hectare, zal vanaf 2025 jaarlijks ongeveer 150.000 voertuigen produceren. Omniverse functioneert als een complexe cloudgebaseerde videogame waarin echte machines, voorwerpen en werknemers door 3D-avatars vertegenwoordigd worden. Deze avatars gedragen zich precies zoals hun fysieke equivalenten. Een robot in deze ruimte volgt de wetten van de natuurkunde en kan voor specifieke taken geprogrammeerd worden. Zo kan de machine een auto-onderdeel monteren, maar — bij incorrecte plaatsing — bijvoorbeeld ook tegen een gereedschapsrek aanstoten of per ongeluk een (virtuele) medewerker verwonden.
“De realtime visuele interactie, waarbij alles in één model wordt gecoördineerd, zorgt automatisch voor een vlottere herkenning van mogelijke problemen. Alle ingenieurs kunnen de fabriek bekijken alsof ze fysiek samen op dezelfde locatie zijn en knelpunten vervolgens intuïtief identificeren en direct aanpakken”, vertelt Rev Lebaredian, vice-president van Omniverse en simulatietechnologie bij Nvidia. Na een uitgebreide fase van bètatests krijgen BMW-teams toegang tot de digital twin. De komende maanden willen zowel BMW als Nvidia nieuwe functies introduceren, zoals simulaties van echte menselijke werknemers die in de virtuele fabriek op dezelfde manier met elkaar omgaan als in een echte fabriek. BMW’s virtuele fabriek zal zich niet alleen beperken tot een platform voor het ontwerpen en testen van nieuwe fabrieken. Het streven is om processen te optimaliseren, te zorgen dat veranderingen in de echte fabriek ook in de digitale variant zichtbaar zijn en dat aanpassingen in de digital twin gesynchroniseerd worden met de 3D-databases van BMW’s ontwerpafdelingen. Zodra deze elementen op elkaar zijn afgestemd, volgt de fase waarin het door AI gestuurde Omniverse geïntegreerd wordt om de efficiëntie op de echte werkvloer te verhogen.
Een laatste overweging
Naarmate steeds meer sectoren zich richting Industrie 4.0 ontwikkelen, neemt het belang van digital twin-fabrieken toe. Door de digitale en fysieke wereld naadloos te integreren, zetten we niet alleen nieuwe standaarden voor duurzaamheid, maar verbeteren we ook aanzienlijk de manier waarop producten worden geproduceerd. De opkomst van digital twin-fabrieken is een toonbeeld van menselijke innovatie en technologisch vernuft. Deze ontwikkeling, die al tastbare resultaten laat zien bij grote spelers als BMW, laat zien wat er mogelijk is als de digitale wereld als het ware met de fysieke samensmelt. Met de steun van organisaties als de Europese Unie en de successen die sectorleiders al met virtuele fabrieken hebben behaald, wordt één ding duidelijk: de toekomst van de maakindustrie bevindt zich niet alleen op de fysieke fabrieksvloer, maar ook in de onbegrensde domeinen van de virtuele wereld.
