Wat zijn Digital Twins?
Een Digital Twin is een cyberfysieke representatie van een fysieke entiteit, systeem of proces, die zowel de geometrische als functionele eigenschappen omvat. Het werkt in realtime en weerspiegelt dynamisch het gedrag, de status en de interacties van het corresponderende fysieke object. Dit gebeurt door middel van continue data-uitwisseling, simulatie en analyse. Hierdoor worden virtuele experimenten, analyses, optimalisatie en besluitvorming mogelijk gemaakt. De Digital Twin is ontworpen om een realtime gesimuleerde representatie van het fysieke object of systeem te bieden, waarbij computermodellen worden gebruikt om het gedrag te simuleren. Het doel is om een efficiënter en effectiever fysiek object of systeem te creëren door de prestaties in de virtuele wereld te optimaliseren.
Digital Twins bestaan op verschillende schalen en niveaus van complexiteit, van een enkel component (bijv. een pomp of klep) of asset (bijv. brug, sluis of stormvloedkering) tot systemen van verbonden Digital Twins (bijv. de Digital Twin van een schip die signalen naar de Digital Twin van een offshore windpark stuurt), tot aan een ecosysteem van verbonden Digital Twins (bijv. netwerken van servicegerichte assets, zoals zorginstellingen of transport). Op elk niveau hebben Digital Twins de neiging om de prestaties te verbeteren en maken ze gebruik van een datagedreven en kennisgerichte benadering met vijf soorten toepassingen: (i) optimalisatie van vraag en aanbod; (ii) operaties en prestaties, d.w.z. ondersteuning bij monitoring en voorspellend onderhoud, evenals vroege waarschuwing en rampenvoorbereiding; (iii) live databeheer ter ondersteuning van procesoptimalisatie, planning, besluitvorming en budgettering; (iv) simulatie van prototypes en scenario’s; (v) optimalisatie van kennis- en informatiemanagement. Als resultaat verbeteren Digital Twins de efficiëntie, beveiliging, veiligheid, betrouwbaarheid, besluitvorming en flexibiliteit. Deze gecombineerde effecten zorgen voor tijdsbesparing voor werknemers en een betere risicobeheersing, wat leidt tot kostenreductie.
Een Digital Twin komt niet ‘kant-en-klaar in een doos’, wat betekent dat het geen product is dat gemakkelijk kan worden gestandaardiseerd voor verschillende situaties. Toch moet een Digital Twin verschillende componenten bevatten om een Digital Twin genoemd te worden.
Op basis van verschillende publicaties zijn vijf basiscomponenten afgeleid die de basis vormen voor het ontwerpproces van een Digital Twin. Deze componenten zijn:
Dienst
Een Digital Twin moet een (of meerdere) specifieke dienst(en) leveren. Het moet bijdragen aan de oplossing van een bestaand probleem of bestaande processen verbeteren. Deze dienst kan bijvoorbeeld ondersteuning bieden voor beter beheer of informatiegerelateerde processen verbeteren.
Data-interactie
Er moet sprake zijn van continue data-uitwisseling (bij voorkeur in realtime) tussen de Digital Twin en zijn fysieke tegenhanger, om up-to-date synchronisatie en geïnformeerde besluitvorming te waarborgen.
Nauwkeurige Representatie
Een Digital Twin moet de fysieke entiteit nauwkeurig en visueel nabootsen, waarbij de geometrie, structuur en het gedrag in een virtuele omgeving worden vastgelegd.
Simulatie en Analyse
De Digital Twin maakt gebruik van simulatie, modellering en data-analyse om gedrag te simuleren, uitkomsten te voorspellen en inzichten te verschaffen voor optimalisatie en operationele verbetering.
Controle
De Digital Twin kan het fysieke object of de processen eromheen controleren. Dit kan direct gebeuren via de Digital Twin, of via een tussenstap door de operator van het fysieke object op basis van informatie uit de Digital Twin-toepassing.
Op basis van geraadpleegde literatuur is een schematisering gemaakt voor een Digital Twin (zie Figuur) en de interacties met externe bronnen, om het verschil tussen een Digital Twin en externe bronnen aan te geven. De Digital Twin (afgebeeld in het midden van de figuur) heeft een verbinding met allerlei databronnen, modellen, analysetools en/of andere Digital Twins.
De Digital Twin is het model dat deze elementen met elkaar verbindt om de representatie of simulatie van de fysieke tegenhanger te vormen. De resultaten worden continu naar de gebruikersinterface van de Digital Twin gestuurd, waar de gebruiker commando’s kan geven aan de Digital Twin of de door de Digital Twin gegenereerde resultaten kan bekijken.