In een tijdperk waarin markten zich in een oogwenk ontwikkelen en behoeften van bedrijven en consumenten sneller veranderen dan ooit tevoren, is het vermogen om snel te innoveren en nieuwe producten op de markt te brengen essentieel voor het succes van bedrijven in uiteenlopende sectoren. Een technologie die hierbij een sleutelrol speelt, is de virtual twin. Door een virtuele kopie van een product of systeem te creëren, kunnen organisaties de time-to-market van hun producten aanzienlijk versnellen, mede doordat goedkeuring en certificering sneller kunnen plaatsvinden, vertelt Jan-Albert Majoor, van Dassault Systèmes in Den Bosch. Er speelt echter meer, zo vertelt hij.
Traditioneel is het proces van productgoedkeuring en certificering tijdrovend en kostbaar. Machines en systemen worden ontworpen, getest en vervolgens fysiek gemaakt voordat ze ter beoordeling worden voorgelegd aan regelgevende instanties. Zo’n lineair proces vereist dat producten volledig worden gedocumenteerd en dat elke wijziging leidt tot een herhaling van bepaalde stappen. Virtual twins stellen organisaties echter in staat dit proces ingrijpend te veranderen en tevens te optimaliseren ten behoeve van duurzaamheid.Jan-Albert Majoor van Dassault Systèmes legt uit hoe digitale tweelingen deze processen kunnen versnellen en kostenefficiënter kunnen maken. “Door een gedetailleerd en functioneel digitaal model te creëren, kunnen dankzij snelle iteraties de ontwerpen en tests uitgevoerd worden in een virtuele omgeving, lang voordat er fysieke prototypes nodig zijn. Dit betekent dat potentiële problemen sneller worden geïdentificeerd en opgelost, wat leidt tot een reductie in de tijd en middelen die nodig zijn voor het ontwikkelen van een product”.
Kwaliteit en betrouwbaarheid van metingen
Een kritische vraag is hoe kwalitatief gelijke metingen verricht kunnen worden aan een virtueel model als aan een fysiek product. Majoor: “Virtual twins maken gebruik van geavanceerde simulaties die real-world omstandigheden nabootsen, waardoor de resultaten van virtuele tests die van fysieke tests vrijwel benaderen. Certificerende overheden beginnen de betrouwbaarheid van virtuele testdata te erkennen, zeker wanneer deze ondersteund worden door geavanceerde algoritmen en validatie door experts.”
Het is cruciaal dat certificerende instanties vroeg in het traject betrokken worden bij de ontwikkeling van een machine of systeem dat goedkeuring vereist. Dit zorgt ervoor dat de certificeringseisen geïntegreerd worden in het virtuele ontwerp- en testproces, waardoor de kans op succesvolle certificering bij de eerste beoordeling toeneemt.
Parallelle ontwerp- en testfasen
Met de inzet van virtual twins kunnen de ontwerp-, test- en validatiefasen daadwerkelijk parallel lopen, wat een significante vermindering van de totale ontwikkelingstijd mogelijk maakt. Hoewel bepaalde aspecten van het proces nog steeds sequentieel kunnen of moeten zijn, wordt de overlap tussen fasen groter, waardoor de efficiëntie toeneemt.
“In de manufacturing- en procestechnologie zien we al praktijkvoorbeelden waarbij digitale tweelingen worden ingezet”, zegt Majoor. “Zo maakt de scheepvaartindustrie via een Europees H2020-onderzoeksprogramma als Navais voor modulaire scheepsbouw, gebruik van deze technologie om ontwerpen te optimaliseren en te certificeren. Ook in de luchtvaart is de overstap naar andere brandstoffen en elektrisch vliegen een domein waar virtuele tweelingen een verschil kunnen maken, zoals bij Fokker Next Gen en hun samenwerking met Dassault Systèmes voor het ontwikkelen van waterstof aangedreven luchtvaart.”
Virtual twins maken het mogelijk om meerdere certificeringsprocedures in één omgeving te integreren, wat bedrijven helpt om aan diverse internationale standaarden en regelgevingen te voldoen. Dit wordt ondersteund door bedrijven als Lloyds of Bureau Veritas, die al over de capaciteit beschikken om beoordelingen te baseren op modelgedreven data.
Virtual Twins as a Service
“Een interessante ontwikkeling is de opkomst van Virtual Twins as a Service, waarbij bedrijven niet langer zelf de digitale tweeling hoeven te bouwen, maar een bestaand raamwerk als het ware kunnen invullen met eigen ontwerp- en andere data”, aldus Majoor. “Dit soort modellen worden aangeboden vanuit de 3DEXPERIENCE cloud, resulterend in lagere hardware- en softwarekosten of het opbouwen van ‘inhouse’ expertise. Ook kan een project sneller worden gestart omdat veel van de basisfunctionaliteit reeds ‘as a service’ aanwezig is. Dit SaaS-model faciliteert een snelle adoptie van digitale tweelingtechnologieën en stelt bedrijven in staat om op een economische en schaalbare manier te werken.”
In de praktijk betekent dit dat niet alleen de ontwerpfase, maar ook het gehele productieproces, van fabricage tot supply chain management, kan profiteren van de voordelen die virtual twins bieden. “Het potentieel van deze technologie om de milieu-impact van een product of installatie te simuleren en te integreren in het certificeringsproces, is een gamechanger voor industrieën die streven naar groene innovatie en verbeterde operationele efficiëntie”, zegt Majoor. "Als we kijken naar de implicaties voor de arbeidsomstandigheden, bieden virtuele tweelingen ook de mogelijkheid om de impact op ergonomie en de belasting van medewerkers vooraf te beoordelen en te optimaliseren. Dit draagt bij aan een juiste werkomgeving en naleving van arbeidswetgeving.”
De integratie van virtual twin-technologie in de maak- en procesindustrie markeert een nieuw tijdperk waarin bedrijven concurrerend blijven en tegelijkertijd bijdragen aan een duurzamere toekomst, stelt Majoor. “De samenwerking tussen Fokker Next Gen en Dassault Systèmes illustreert dit potentieel en benadrukt de cruciale rol die digitale tweelingen zullen spelen in de ontwikkeling van schone en efficiënte transportmethoden.”