Cyfrowy bliźniak: przykłady. Jak może wyglądać w praktyce?

Od fabryki Boeinga po szpitalne sale operacyjne, od inteligentnych miast po magazyny logistyczne – technologia cyfrowych bliźniaków przestała być futurystyczną wizją i stała się codzienną rzeczywistością w różnych branżach.

Z tego artykułu dowiesz się m.in.:

• Jakie są zastosowania digital twin?
• Jakie są przykłady cyfrowych bliźniaków?

Jakie są zastosowanie digital twin?

Cyfrowy bliźniak to dynamiczna, wirtualna replika fizycznego obiektu, procesu lub systemu, która jest stale połączona z rzeczywistością i wykorzystuje zaawansowane technologie do symulacji i optymalizacji. Zastosowanie digital twin jest wszechstronne, obejmując istotne sektory gospodarki, w tym Przemysł 4.0 i różne branże od produkcji po opiekę zdrowotną. Sektor automotive i transportu przewiduje się, że osiągnie wartość 18 miliardów dolarów do 2035 roku^[1], co pokazuje skalę transformacji zachodzącą w tej branży i zastosowania technologii cyfrowego bliźniaka.

Wdrożenie cyfrowego bliźniaka jest najdalej wysunięte w branży produkcyjnej, gdzie technologia stanowi fundament strategii Przemysłu 4.0. Cyfrowe bliźniaki są niezastąpionym narzędziem do przeprowadzania symulacji i analizy danych, co prowadzi do optymalizacji procesów produkcyjnych. Pozwalają na monitorowanie produkcji na żywo, przewidywanie awarii maszyn i planowanie konserwacji w optymalnych momentach, co znacząco obniża koszty utrzymania infrastruktury i minimalizuje przestoje produkcji, przynosząc znaczną oszczędność kosztów. Możliwe jest tworzenie cyfrowych symulacji całych fabryk w firmach produkcyjnych, pomagających w rozmieszczeniu nowych maszyn lub reorganizacji linii produkcyjnych. Firmy mogą tworzyć i udoskonalać prototypy produktów w wirtualnej przestrzeni, eliminując potrzebę tworzenia kosztownych fizycznych prototypów na etapie projektowania.

W medycynie cyfrowe bliźniaki mają potencjał zrewolucjonizować diagnostykę i opiekę nad pacjentem w opiece zdrowotnej. Tworzenie zaawansowanych modeli komputerowych odzwierciedlających stan zdrowia konkretnego pacjenta integruje dane z elektronicznych rekordów medycznych, urządzeń medycznych i noszonych urządzeń monitorujących. Cyfrowy bliźniak monitoruje organizm w czasie rzeczywistym i przewiduje ryzyko chorób. Zwiększa bezpieczeństwo zabiegów, umożliwiając dokładne planowanie operacji oraz weryfikację anatomii pacjenta za pomocą wizualizacji 3D, co pozwala na zapobieganie błędom. Według badań, około 40% głównych szpitali wykorzystuje cyfrowe bliźniaki do zastosowań takich jak monitorowanie chorób przewlekłych, planowanie chirurgiczne i optymalizacja protokołów leczenia^[2].

Cyfrowy bliźniak miasta w inteligentnych miastach to wirtualny model odzwierciedlający strukturę fizyczną, funkcje operacyjne oraz procesy w czasie rzeczywistym. Umożliwia prowadzenie złożonych symulacji skutków decyzji urbanistycznych w wirtualnym środowisku. Służy jako narzędzie zarządzania infrastrukturą, optymalizacji zużycia energii i sterowania ruchem ulicznym, wykorzystując dane z sieci transportowych. Ułatwia realizację celów zrównoważonego rozwoju, umożliwiając analizę emisji gazów cieplarnianych i monitorowanie jakości powietrza w sieciach energetycznych.

Technologia cyfrowego bliźniaka jest istotna dla optymalizacji całego łańcucha dostaw. Cyfrowy bliźniak magazynu umożliwia prowadzenie analiz dotyczących optymalizacji procesów, najlepszego rozłożenia towarów w celu skrócenia drogi oraz wykorzystania dostępnej przestrzeni. Symulacja cyfrowa usprawnia wdrażanie systemów zarządzania magazynem, wykorzystując analizę danych w czasie rzeczywistym i identyfikując wąskie gardła w procesie.

W sektorze energetycznym cyfrowe bliźniaki umożliwiają zarządzanie sieciami energetycznymi, optymalizację zużycia energii oraz integrację odnawialnych źródeł energii. Cyfrowy bliźniak sieci pomaga w sterowaniu dynamicznym systemem dystrybucyjnym, wspieranym przez algorytmy sztucznej inteligencji na podstawie danych z czujników. Azja i region Pacyfiku przewiduje się, że osiągnie tempo wzrostu na poziomie 37,79% rocznie w okresie prognozy^[3], pokazując dynamiczny rozwój technologii w tym regionie i szerokie zastosowania w różnych branżach.

Jakie są przykłady cyfrowych bliźniaków?

Oto kilka przykładów digital twin:

Produkcja przemysłowa

Cyfrowe bliźniaki są niezastąpionym narzędziem do przeprowadzania symulacji i analizy danych w celu optymalizacji procesów produkcyjnych. Wykorzystano cyfrowego bliźniaka do symulacji ogniw akumulatorowych, co przyniosło znaczną oszczędność kosztów. Jedna z firm lotniczych wykorzystała system oparty na uczeniu maszynowym do optymalizacji geometrii, co pozwoliło na szybką symulację tysięcy różnych konfiguracji.

Technologia digital twin pozwala na stworzenie cyfrowego modelu firmy, w którym nowi operatorzy mogą ćwiczyć w wirtualnym środowieniu do szkolenia w bezpiecznych warunkach. Cyfrowy bliźniak pomaga określić, co zrobić z produktami, których cykl życia dobiega końca.

Michał Włodraczyk, Head of Customer Success

Medycyna i opieka zdrowotna

Projekt Second Brain w Polsce to inteligentny cyfrowy bliźniak pacjenta, który analizuje stan fizyczny i emocjonalny użytkownika, przewidując ryzyko chorób na podstawie danych zbieranych w czasie rzeczywistym. Model DT-GPT stworzył cyfrowe bliźniaki ponad 35 tysięcy pacjentów, prognozując ich stan zdrowia w kolejnych 24 godzinach. Modele oparte na danych pacjenta pozwalają na symulację reakcji na planowaną terapię, wspierając medycynę precyzyjną. Umożliwia tworzenie spersonalizowanych modeli serca, pomagając w diagnozie chorób wieńcowych. Cyfrowy bliźniak pozwala na zbieranie i analizowanie danych z urządzeń noszonych przez pacjenta, wspierając zdalne monitorowanie pacjentów, co ma kluczowe znaczenie dla poprawy wydajności w opiece zdrowotnej.

Logistyka i transport

Cyfrowy bliźniak magazynu umożliwia optymalizację procesów, rozłożenia towarów oraz wykorzystania przestrzeni. Umożliwia kontrolę bezpieczeństwa magazynów i sprawdzanie stabilności konstrukcji, identyfikując wąskie gardła w procesie logistycznym. Program Automatic Warehouse Studio pozwala na trójwymiarowe odtworzenie magazynów automatycznych, umożliwiając testowanie pierwszej wersji systemu w wirtualnej przestrzeni. Producenci samochodów wykorzystują cyfrowego bliźniaka do projektowania pojazdów o wyższej niezawodności. Umożliwia symulację zachowań konstrukcji w modelu cyfrowym i testowanie systemów bezpieczeństwa w środowisku cyfrowym. Symulacja różnych scenariuszy jazdy pozwala na wygenerowanie danych syntetycznych do trenowania modeli sztucznej inteligencji sterujących autonomicznymi pojazdami.