Virtual twins zijn veel meer dan ‘enkel’ digitale kopieën van een fysieke machine of productielijn. Zeker wie met specifieke virtual twins gaat werken, kan daar technisch, maar ook financieel veel voordeel mee behalen. 

In de industrie is de implementatie van geavanceerde technologieën niet langer een optie, maar een noodzaak, vertelde Philippe Bartissol, vice president industrial equipment industry van Dassault Systèmes, tijdens een interview gedurende de Hannover Messe 2024. Een interessante digitale ontwikkeling is wat hem betreft de opkomst van virtuele tweelingen ofwel virtual twins. Bartisoll legde in Hannover uit dat deze technologie niet alleen de manier verandert waarop machines en installaties worden vervaardigd en gebruikt, maar ook hoe ze worden onderhouden en zelfs hoe bedrijven er financieel voordeel uit kunnen halen. Bijvoorbeeld op basis van veranderende eigendomsverhoudingen.

Wat is een virtual twin?

Maar laten we beginnen bij het begin. Een virtual twin is een digitale replica van een fysiek object, een proces of een machine. Deze technologie gaat verder dan de traditionele digital twin door niet alleen een digitale representatie te bieden, maar door een interactieve, dynamische omgeving te creëren waarin simulatie, analyse en optimalisatie plaatsvinden. Dit stelt bedrijven in staat om in real-time scenarios te testen en te perfectioneren, zonder de fysieke wereld te belasten.

De virtual twin integreert diverse technologieën. Dat zijn onder andere IoT (Internet of Things), AI (kunstmatige intelligentie) en geavanceerde data-analyse. Op basis daarvan kan in realtime een nauwkeurige en dynamische simulatie worden gemaakt van de werkelijke wereld. Deze technologie kan worden ingezet in verschillende sectoren zoals de automobielindustrie, lucht- en ruimtevaart, en niet in de laatste plaats in de maak- en procesindustrie. Bartissol: “Virtual twins zijn ideaal voor iedere sector, ieder object en ieder proces waarbij het cruciaal is te optimaliseren en innovatie te stimuleren.”

Wat zijn ‘specifieke virtual twins’?

Waar bedrijven in de lucht- en ruimtevaart en de defensie-industrie snel waren met de adoptie van virtual twins, neemt dit proces in de maak- en procesindustrie wat meer tijd in beslag. Dat heeft volgens Bartissol onder andere te maken met het feit dat digital twins vooral werden (en worden) gepositioneerd als tools waarmee een fysiek object kan worden gesimuleerd. Dat is jammer, meent hij, want de toepassingsmogelijkheden gaan veel verder. Ook voor industriële bedrijven.

Door deze achterhaalde positionering wordt nog vaak gedacht dat er slechts één digital twin bestaat, namelijk de softwarematige kopie van een fysiek apparaat of machine dat gevoed wordt met sensordata, zodat what if-scenarios kunnen worden toegepast om het gedrag van de machine te verbeteren of bijvoorbeeld storingen te voorspellen. Dat levert al belangrijke voordelen op, bijvoorbeeld het ‘in software’ bepalen van de impact van een machine-upgrade of de vraag wanneer onderhoud nodig is.

Daarmee gebruiken we echter maar een beperkt deel van de toepassingsmogelijkheden, meent hij. Veel bedrijven zullen in de toekomst meerdere virtual twins gaan toepassen die allemaal met elkaar kunnen communiceren. Iedere virtual twin richt zich daarbij op een specifieke machine of installatie. Maar ook op specifieke bedrijfsprocessen. Hij spreekt daarom graag van ‘specific virtual twins’. Anders gezegd, virtual twins die een specifiek doel dienen. Bijvoorbeeld het simuleren, analyseren en optimaliseren van een complete supply chain voor een bepaalde machine of productielijn. Of het optimaliseren van de serviceverlening aan een klant die deze machine in gebruik heeft. 

Volgens Bartissol zijn specifieke virtual twins geoptimaliseerd voor bepaalde stappen in een productieproces of een toeleveringsketen. Ze spelen meerdere rollen, van het simuleren en real-time aansturen van machines tot het ondersteunen van serviceafdelingen bij monitoring en onderhoud. Dit helpt niet alleen bij het efficiënter beheren van bedrijfsprocessen, maar biedt ook mogelijkheden voor - bijvoorbeeld - het leveren van betaalde diensten nadat een machine of productielijn aan een klant is verkocht.

Deze specifieke toepassingen zorgen voor aanzienlijke verbeteringen in efficiëntie en productiviteit. Door het nabootsen van complete productieprocessen kunnen ingenieurs en technici problemen identificeren en oplossen voordat ze zich in de echte wereld voordoen, wat leidt tot minder uitvaltijd en een hogere productkwaliteit.

Veranderingen in eigendomsverhoudingen

De inzet van virtual twins kan ook leiden tot significante veranderingen in de eigendomsverhoudingen binnen de industrie. Bartissol: “Vroeger werd een machine gekocht en - nadat alle facturen waren voldaan - werd de koper de eigenaar. Nu ontstaan er modellen waarbij de klant en de leverancier samenwerken en besluiten de kosten en de opbrengsten te delen. Dit resulteert in lagere initiële kosten voor de klant, terwijl de leverancier voordelen geniet door gedurende de gehele levensduur van de machine inkomsten te ontvangen. Bovendien worden soms de ontwikkelkosten volgens een af te speken verdeelsleutel door beide partijen gezamenlijk gedragen.”

Virtual twins spelen in dit soort nieuwe modellen een hoofdrol. Sterker nog, Bartissol meent dat zij deze nieuwe eigendomsverhoudingen mogelijk maken. Virtual twins vormen in deze vorm van samenwerking een softwarematige kopie van - bijvoorbeeld - de serviceverlening of een verkoopproces en verzamelen alle relevante data hierover in realtime in een digitale kopie van bijvoorbeeld het productieproces dat leverancier en afnemer gezamenlijk opzetten. Gebruiken we vervolgens de analyse- en simulatie-tools van de virtual twin, dan kunnen we dit proces volledig optimaliseren. Doordat er sprake is van realtime of near-realtime data kan zeer snel worden ingegrepen als er kansen zijn of zich problemen voordoen. 

Het gebruik van virtual twins kan hierdoor een nauwere samenwerking tussen klant en leverancier mogelijk maken. Hierbij kan de leverancier voortdurend betrokken zijn bij het optimaliseren van de machineprestaties en het aanbieden van upgrades en nieuwe technologieën. Dit is dan niet alleen interessant om de efficiëntie te verhogen, maar ook om de duurzaamheid en de ecologische voetafdruk van de operaties te verbeteren. 

Bartissol: “Op deze manier kunnen fabrikant en afnemer van bijvoorbeeld een machine samen kijken wat de optimale onderlinge relatie is. Dat kan bijvoorbeeld de gezamenlijke ontwikkeling zijn van een gespecialiseerd apparaat, waarbij de ontwikkelingskosten worden gedeeld, maar ook de opbrengsten. De leverancier krijgt bijvoorbeeld een bepaald percentage van ieder product dat met het apparaat is gemaakt en vervolgens is verkocht. Voor de leverancier is dit interessant omdat de kosten voor het ontwerpen van het apparaat of de machine worden gedeeld met de klant en er een zeer nauwe samenwerking met de klant ontstaat. Voor de afnemer interessant want lagere initiële investeringen, terwijl het bovendien in het belang van de leverancier is om de beschikbaarheid van het apparaat te maximaliseren, net als bijvoorbeeld de nauwkeurigheid en de snelheid. We zien in de praktijk al interessante voorbeelden van dit soort zeer nauwe vormen van samenwerking.”

Virtual twins versus digital twins

Virtual twins bieden dus een geïntegreerd end-to-end systeem dat samenwerking versnelt, iets wat bij traditionele digital twins ontbreekt, vertelt Bartissol. Van het ontwerpen en simuleren van een nieuw product tot het analyseren van data uit de productie, virtual twins maken het mogelijk om een continue ‘feedback loop’ te creëren met real-world data. Dit stelt bedrijven in staat om prestaties continu te verbeteren en onverwachte downtime - van een machine, maar het kan dus ook om bijvoorbeeld een supply chain-proces gaan - te voorkomen.

De mogelijkheden van virtual twins omvatten ook geavanceerde analyses en machine learning, waardoor gebruikers gedetailleerde inzichten verkrijgen die verder gaan dan wat de meeste traditionele monitoring- en testsystemen bieden, meent Bartissol. Dit leidt tot beter geïnformeerde besluitvorming en een snellere aanpassing aan veranderende omstandigheden.

De toekomst van virtual twins belooft een verdere integratie met augmented reality (AR) en virtual reality (VR), aldus Bartissol, waardoor gebruikers nog dieper kunnen duiken in hun virtuele omgevingen. Dit zal niet alleen de manier waarop we interactie hebben met de digitale wereld veranderen, maar ook hoe we leren, werken en zelfs sociale interacties hebben binnen deze virtuele ruimtes.

Virtual twin als a Service

Uiteraard staat het iedere onderneming vrij om zelf een virtual twin te implementeren. Dat brengt echter wel de nodige - zeg maar - IT-technische uitdagingen met zich mee, die kennis en vaardigheden vereisen die niet binnen iedere industriële onderneming aanwezig zijn, vertelde Bartissol in Hannover. Daar speelt Dassault Systèmes op in door virtual twins als een service aan te bieden. Virtual twin as a Service (VaaS of VTaaS) draait in de cloud en vormt een turnkey oplossing die niet alleen de nodige technologie biedt, maar ook de expertise en vaardigheden om deze technologie te implementeren, te bedienen en te beheren. Bedrijven kunnen hierdoor veel sneller met deze aanpak aan de slag en het technische beheer van de virtual twin bij een externe partij leggen.

De rol van virtual twins in de industrie zal straks een game changer blijken te zijn, meent Bartissol. Bedrijven kunnen met virtual twins niet alleen hun producten verbeteren, maar juist ook hun operationele processen. Zij kunnen deze stroomlijnen en hun bedrijfsmodellen optimaliseren. Bovendien kunnen zij de relatie met hun afnemers sterk verbeteren doordat beide partijen als het ware samen ‘in business gaan’. Bartissol verwacht dat virtual twins over enkele jaren niet meer zijn weg te denken uit de moderne industrie - ook niet als het om kleinere bedrijven in de maak- en procesindustrie gaat. De mogelijkheden voor hun toepassing zijn in zijn ogen schier eindeloos.

Altijd op de hoogte blijven?