Počítačové simulace na digitálním dvojčeti

Computer simulations on a digital twin

zpráva odborná

cs

Na konci roku 2022 a v průběhu posledního roku 2023 řešení byly provedeny studie a následně připraveny podklady pro realizaci digitálního dvojčete (DT), které významně přispělo k naplnění cílů tohoto programu vč. zapojení do aktivity Průmysl 4.0 (viz zpráva FW02020207-2022-02). Samotná vize DT se týká komplexního fyzického a funkčního popisu součásti, produktu nebo systému, který zahrnuje víceméně všechny informace, které by mohly být užitečné ve všech, současných i následujících fázích životního cyklu. Jde o dynamickou digitální reprezentaci, která umožňuje výrobcům porozumět, předvídat a optimalizovat výkon jejich strojů. V rámci provedených studií bylo klíčové si vydefinovat, co vlastně DT je. Bohužel ani v dnešní době se stále na jednoznačné definici DT neshodla vědecká komunita. Asi takovou nejvýstižnější může být definice od autorů Mylonas, G.; Kalogeras, A.; et al. – „Digital Twins from Smart Manufacturing to Smart Cities: A Survey 2021“, že: „DT je virtuální reprezentace fyzického objektu nebo systému v průběhu jeho životního cyklu, která díky práci s daty v reálném čase pomáhá porozumět současnému stavu, využívá strojové učení a usnadňuje rozhodování.“ Tato technologie přichází v mnoha různých podobách s mnoha různými atributy. Proto bylo důležité si blíže nadefinovat, co technologii DT hlavně charakterizuje. Většina odborníků v této oblasti se shodla na následujících klíčových vlastnostech, které pomáhají odlišit skutečná digitální dvojčata od ostatních typů počítačových modelů nebo simulací:  DT je přesný virtuální model skutečnosti, tedy skutečného objektu / předmětu (věci)  DT simuluje současně fyzický stav i chování dané věci.  DT je jedinečné, spojené s jedinou konkrétní instancí dané věci.  DT se průběžně aktualizuje v reakci na fyzic. změny reál. stavu nebo kontextu dané věci.  DT poskytuje hodnotu vizualizace, analýzy, predikce, popř. optimalizace.

Na konci roku 2022 a v průběhu posledního roku 2023 řešení byly provedeny studie a následně připraveny podklady pro realizaci digitálního dvojčete (DT), které významně přispělo k naplnění cílů tohoto programu vč. zapojení do aktivity Průmysl 4.0 (viz zpráva FW02020207-2022-02). Samotná vize DT se týká komplexního fyzického a funkčního popisu součásti, produktu nebo systému, který zahrnuje víceméně všechny informace, které by mohly být užitečné ve všech, současných i následujících fázích životního cyklu. Jde o dynamickou digitální reprezentaci, která umožňuje výrobcům porozumět, předvídat a optimalizovat výkon jejich strojů. V rámci provedených studií bylo klíčové si vydefinovat, co vlastně DT je. Bohužel ani v dnešní době se stále na jednoznačné definici DT neshodla vědecká komunita. Asi takovou nejvýstižnější může být definice od autorů Mylonas, G.; Kalogeras, A.; et al. – „Digital Twins from Smart Manufacturing to Smart Cities: A Survey 2021“, že: „DT je virtuální reprezentace fyzického objektu nebo systému v průběhu jeho životního cyklu, která díky práci s daty v reálném čase pomáhá porozumět současnému stavu, využívá strojové učení a usnadňuje rozhodování.“ Tato technologie přichází v mnoha různých podobách s mnoha různými atributy. Proto bylo důležité si blíže nadefinovat, co technologii DT hlavně charakterizuje. Většina odborníků v této oblasti se shodla na následujících klíčových vlastnostech, které pomáhají odlišit skutečná digitální dvojčata od ostatních typů počítačových modelů nebo simulací:  DT je přesný virtuální model skutečnosti, tedy skutečného objektu / předmětu (věci)  DT simuluje současně fyzický stav i chování dané věci.  DT je jedinečné, spojené s jedinou konkrétní instancí dané věci.  DT se průběžně aktualizuje v reakci na fyzic. změny reál. stavu nebo kontextu dané věci.  DT poskytuje hodnotu vizualizace, analýzy, predikce, popř. optimalizace.

At the end of 2022 and during the last year of 2023, studies were carried out on the solution and subsequently prepared documents for the implementation of a digital twin (DT), which significantly contributed to the fulfillment of the goals of this program incl. involvement in Industry 4.0 activity (see report FW02020207-2022-02). The DT vision itself refers to a comprehensive physical and functional description of a component, product or system that includes more or less all information that could be useful in all, current and subsequent phases of the life cycle. It is a dynamic digital representation that enables manufacturers to understand, predict and optimize the performance of their machines. Within the framework of the conducted studies, it was crucial to define what DT actually is. Unfortunately, even today, the scientific community has still not agreed on a clear definition of DT. The definition from the authors Mylonas, G. may be the most accurate. Kalogeras, A.; et al. – "Digital Twins from Smart Manufacturing to Smart Cities: A Survey 2021" that: "DT is a virtual representation of a physical object or system throughout its life cycle that works with real-time data to help understand the current state, leverage machine learning, and facilitate decision-making." This technology comes in many different forms with many different attributes. Therefore, it was important to define more closely what mainly characterizes DT technology. Most experts in the field agree on the following key characteristics that help distinguish real digital twins from other types of computer models or simulations:  DT is an accurate virtual model of reality, i.e. a real object / subject (thing)  DT simultaneously simulates the physical state and behavior of the given thing.  A DT is unique, associated with a single specific instance of a given thing.  DT is continuously updated in response to physics. changes in reality the state or context of the thing.  DT provides the value of visualization, analysis, prediction, or optimalization.

digitální dvojče, prediktivní údržba, simulace

digital twin, predictive maintenance, simulation

01.10.2023

1–23

23