17/05/2017
Door Liam van Koert
Steeds vaker duikt de term digitale tweeling op. Is het een buzz woord of een een serieus nieuw verschijnsel? In Karlsruhe krijgen we antwoord van Dr. Florian Beil en dr. Jan Michael Mrosik van Siemens. Wat verstaan zij onder een digitale tweeling en welke rol speelt hun cloudplatform Mindsphere om de tweelingen tot leven te wekken?
In de wereld van CAD, CAM en PLM kennen we al heel wat jaartjes de term ‘digitaal prototype’. Feitelijk is het de digitale versie van een product, die naast een 3D-voorstelling ook alle informatie bevat waar het van is gemaakt en hoe het gemaakt moet worden. In het ultieme geval is een product volledig digitaal vastgelegd en kan het met één druk op de knop automatisch worden gemaakt en is het klaar voor gebruik. Er vanuit gaande dat het allemaal goed is gegaan, zou je kunnen stellen dat je nu een fysieke en een digitale representatie hebt die precies overeenkomen. Een soort tweelingen dus. Toch is dit niet precies wat automatiseerders onder een digitale tweeling verstaan. In dit voorbeeld is de digitale voorstelling immers statisch. Een momentopname. Het fysieke product - dat overigens ook software kan bevatten - verandert onvermijdelijk met de tijd. Entropie houdt je van de straat zullen we maar zeggen. In een recent rapport noemt onderzoeksbureau Gartner de digitale tweeling daarom een dynamisch softwaremodel van een fysiek ‘ding’ of systeem. Uitgangspunt mag best een 3D-model zijn, maar dashboardje volstaat misschien ook wel. Maar we spreken pas van een digitale tweeling wanneer de virtuele voorstelling zich in real-time aanpast op basis van sensordata uit de werkelijke wereld.
Zo’n dynamisch model blijkt nuttig om diverse redenen. Door het namelijk continu te voeden met getallen uit de praktijk, wordt de kwaliteit van het model steeds beter en kunnen er steeds nauwkeuriger voorspellingen gedaan worden. Gaan werkelijkheid en tweeling te ver uit elkaar lopen? Dan is er iets aan de hand en moet er misschien ingegrepen worden. Hoe? Dat kan worden onderzocht door simulaties. Je kan dus letterlijk even ‘in de toekomst kijken’ om verschillende scenario’s te vergelijken om vervolgens de beste oplossing te kiezen. Helemaal wanneer gekoppeld aan zo’n andere krachtige term, machine learning. Bovendien kan je de opgedane wijsheden natuurlijk gebruiken om je volgende productiteratie te optimaliseren en zo is het cirkeltje weer netjes rond.
MindSphere cloudplatform
In het Gartner rapport staat dat er in 2020 meer dan 21 miljard ‘things’ online zijn, de meeste voorzien van een digitale tweeling. Niet zo verwonderlijk dat een automatiseringsgigant als Siemens de digitale realiteit met zijn tweelingen heel serieus neemt. Dat deed het inmiddels ruim een jaar geleden al met de introductie een nieuw platform: MindSphere. Met dit cloudplatform voor de industrie kunnen bergen data uit I/O, apparaten en stukjes software worden samengebracht en verwerkt. Hoewel vorig jaar nog gedacht kon worden: ‘leuk, weer een cloudplatform’, wordt nu wel duidelijk dat het Siemens menens is. Massa is traag, maar wanneer eenmaal op gang, dan blijkt het gewicht dat Siemens in de industriële IT-schaal gooit veel voordelen te hebben. Bijna alle toonaangevende IT-bedrijven doen graag zaken met Siemens. “We werken onder andere samen met Microsoft, SAP, Amazon, Atos en IBM”, zegt Florian Beil, Head of Technical Sales en tevens MindSphere-specialist. “Of dat een klant een private of public cloud wil, liever Azure- of Amazon-webservices heeft, of gebruik wil maken van cognitieve Watson-technologie, wat ons betreft kan het. En ook met de bovenliggende applicatielaag voor MindSphere - wij noemen dit de MindApps - gaat het nu snel de goede kant op. Uiteraard kunnen gebruikers nog steeds zelf apps ontwikkelen die middels API’s met MindSphere communiceren. Maar het afgelopen jaar hebben ook 30+ partners meer dan 150 kant-en-klare apps voor MindSphere ontwikkeld. En één van die partners, Accenture, heeft net aangegeven er dit jaar nog 100 stuks bij te maken. Hoog tijd voor een speciale appstore dus, die er in de loop van 2017 dan ook zal komen.”
Hoe vooruitstrevend ook, een cloudplatform en apps zijn weinig waard als ze niet gevoed worden met data. Hiervoor heeft Siemens een derde laag bedacht waar alle devices en machines, maar ook hele fabrieken worden aangesloten. Luisterend naar de naam MindConnect bevat deze laag de bibliotheken en hardwareproducten zoals de MindConnect Nano, die een plug & play-verbinding mogelijk maken, uiteraard goed beveiligd en versleuteld. Beil: ”Met de MindConnect Nano verbind je eenvoudig native Siemens-producten, en via OPC UA ook die van derden. Een groot voordeel is dat dit ook kan met oudere producten, en bovendien in running mode. Dus ook brownfield-installaties kunnen zonder invloed op bestaande processen snel online worden gebracht.” Beil besluit dat de MindConnect hard- en software in de toekomst ook rechtstreeks in Siemens-producten wordt geïntegreerd, zodat deze ook zonder extra gateway online zijn.
De tweelingen van Siemens
En hoe zit het dan met die tweelingen? Wat is Siemens er mee van plan en welke rol is er voor die PLM-variant? Deze vragen hebben we bewaard voor Digital Factory CEO dr. Jan Michael Mrosik. “Het is inderdaad alweer wat jaartjes geleden dat we met de overname van UGS Product Life Cyle Management producten als NX, SolidEdge en Tecnomaticx binnen de gelederen kregen. Ze maken deel uit van onze Totally Integrated Automation-filosofie, die er onder meer van uit gaat dat je eerst een digitaal prototype van een machine of fabriek bouwt, deze optimaliseert middels simulatie en vervolgens pas realiseert. Dit voorkomt dure fouten in de echte wereld en maakt de workflow veel efficiënter. Ook het TIA-portal vervult hierin haar rol, en een platform als Teamcenter zorgt dat alle engineeringdata centraal beheerd wordt, zodat er één actuele versie van de digitale werkelijkheid bestaat waar vanuit iedereen werkt. Met MindSphere kunnen we aan dit digitale model, de tweeling, nog een extra dimensie toevoegen: feedback. Zo kunnen waarden uit het veld real-time in de digitale tweeling worden gesimuleerd, zodat bijvoorbeeld precieze voorspellingen voor onderhoud kunnen worden gedaan. Ook zijn deze teruggekoppelde meetwaarden waardevolle input voor een volgende productiteratie.” Mrosik noemt de automobielindustrie als vooroplopend voorbeeld. Hier wordt al een hele poos van alles gesimuleerd. De performance van systemen en hele auto’s, van productiemiddelen en van logistieke stromen bijvoorbeeld. Van elk product en proces is er een digitaal model dat hiervoor kan worden gebruikt. Maar in de nabije toekomst komen ook de auto’s zelf - waarvan alle engineeringdata in Teamcenter aanwezig is - online. De gegevens die hierdoor beschikbaar komen kunnen belangrijke feedback geven aan zowel gebruiker als fabrikant. Ook luidt dit een tijdperk in met nieuwe businesscases die fundamenteel anders zijn dan de gebruikelijke 3% efficiëntiewinst per jaar. Overigens wil Mrosik ons op het hart drukken dat al die data netjes van de klant blijft. Helemaal in Duitsland blijkt dit namelijk een hot topic en is men voorzichtig. “Als Siemens zouden we alle MindSphere-gegevens anoniem kunnen correleren voor nieuwe inzichten. Maar we kiezen er heel bewust voor dat niet te doen. Onze taak is het leveren van goede producten voor de industrie, en daar houden we het bij."