Digital tvilling – grunden i nästa generations tillverkningsindustri

Vi är på väg in i den fjärde industriella revolutionen. En tillverkningsindustri där maskiner och hela fabriker är smarta och självstyrande, där skaleffekter försvinner och där kvaliteten på varor och tjänster ökar markant.

Vid utveckling av nya produkter har industrin ofta tvingats arbeta med dyra och tidskrävande prototyper – en fysisk modell som förverkligar det som bara funnits på ritbordet eller i datorn.

Prototypen är till för att vändas och vridas på, testas och utvärderas innan produkten går vidare in i tillverkning och därefter till slutanvändaren. Många gånger förekommer flera prototypvändor med korrigeringar och justeringar innan produkten är redo för att kunna börja produceras. Den här processen är ofta både tidskrävande och oerhört kostsam.

Digital tvilling

I framtidens produktion används i stället en digital tvilling som ersättning för en fysisk prototyp. En digital tvilling är en dynamisk, digital representation av en industriell produkt. Den gör det möjligt för företagen att bättre förstå och förutse prestanda och kunna testa hur modellen beter sig i olika miljöer och under varierande förutsättningar.

– I stället för att lägga miljontals kronor på en prototyp som man kanske måste göra om ett otal gånger innan resultatet är tillfredsställande skapar vi en kopia digitalt, säger Sverker Nordlander, affärsanalytiker och senior programledare på Siemens PLM Software.

Kopian måste vara identisk i både utförande, funktionalitet och beteende med den fysiska modellen för att man ska våga lita på den. Tidigare gjordes en del saker digitalt, men man byggde ändå prototyper och testade dem för man vågande inte annat.

– Det är därför konceptet ”digital tvilling” har kommit till. Vi vill garantera att den digitala modellen är en ”genetisk” kopia till den fysiska modellen som vi ska tillverka. Först då kan vi uppnå fullständig tillit, fortsätter Sverker Nordlander.

Tvilling av konsumentens produkt

Enligt Mats Friberg, nordenchef Siemens PLM Software, finns det även nytta att använda sig av en digital tvilling i nästa led – hos användaren.

– I dag köper vi inte längre enbart produkter. Många gånger handlar det om funktionalitet. Vi skaffar till exempel inte, som tidigare, en bil, utan en transport från punkt A till B och då behöver vi en rad med tjänster och mervärden runt den, säger han. Producenten har via IoT och moln tjänster en möjlighet att samla in mängder av data om på vilket sätt bilen körs och när och hur den används. Genom att använda sig av en digital tvilling kan man då se hur den beter sig och förutse när den behöver tas in på service eller om något annat är på väg att hända.

– Genom en digital tvilling säkerställer vi att vi har en representant av produkten som vi säljer på marknaden. Vi har möjlighet att hela tiden erbjuda förändringar och uppgraderingar, eller vad det må vara som just den produkten behöver, säger Mats Friberg.

Uppgraderingar och längre livslängd

Ett stort bilföretag erbjuder exempelvis automatiska uppgraderingar av programvara utan att kunderna behöver passera en serviceverkstad.

– När du vaknar på morgonen har du fått en uppgradering laddad till fordonet genom en personifierad nyckel.

Ett annat exempel är att man kan göra tillfälliga uppgraderingar under en kort period när det uppstår ett särskilt behov.

– Om man till exempel ska ut på semester och hyr en husvagn kan bilen behöva lite extra kraft och vridmoment i några veckor, däremot behövs inte högre toppfart. Då kommer det att finnas möjlighet att prenumerera på hästkrafterna under den period som behovet finns, säger Sverker Nordlander.

Den nya tekniken kan i princip dessutom innebära att en produkt får längre livslängd. I stället för att slänga ut den gamla tv:n när den kommer nya standards laddar man bara ned den senaste versionen i sin befintliga apparat.

– Det vi ser som de naturliga utvecklingen med den digitala tvillingen är att många produkter kommer att bli uppgraderingsbara. Det ger inte bara bra service till kunderna, utan är även en intressant aspekt med tanke på miljön, säger Mats Friberg.

Fabriker och miljöer

Digitala tvillingar finns inte bara för produkter utan kan även användas för miljöer, industriella anläggningar med mera.

– En av våra kunder skannar med jämna mellanrum in sin fysiska fabrik för att försäkra sig om att den fungerar som den ska. De kontrollerar att inget hänt, som att exempelvis någon serviceperson har satt upp en kabelstolpe eller obetänksamt installerat något annat som kan komma att vara i vägen för produktionen, säger Sverker Nordlander.

Den inskannade fabriken måste överensstämma med den dess digitala tvilling som ligger i datorn så att man kan använda den för planering och uppdatering.

Digitala tvillingar och Industri 4.0 är en vision och framtid som många bolag har sikte på. Siemens ligger i framkant och har flera mönsterfabriker som redan är igång.

– En av dem tillverkar styrdatorer för olika ändamål och finns i Amberg, en annan tillverkar elmotorer. På dessa har vi automatiserat så mycket att man, med bibehållen manstyrka, har mer än fördubblat produktionen och dessutom med ökad kvalitet. Numera är det kanske en komponent per miljon som behöver kasseras eller justeras. Det är en enorm kvalitetsförbättring, avslutar Mats Friberg.

Läs fler artiklar:
The digital twin’s role in priming businesses for the future
Siemens PLM Software hemsida