Hoe ontwikkel je een Smart Industry Twin?

Studenten bouwden een digitale representatie van een geautomatiseerd productieproces in de casus Smart Industry Twin van het project. In de ontwikkelde twin wordt het echte systeem direct gekoppeld is aan de fysieke werkelijkheid. Teade Punter, werkpakketleider en lector High Tech Embedded Systems (HTES) en Mark Stappers van het lectoraat Mechatronica & Robotica, leggen uit welke kansen deze technologie biedt voor het bedrijfsleven in de Brainport regio en hoe dit project daarbij helpt.

Digital Twin in 18 weken

Op de Brainport Innovation Campus staat een volledig geautomatiseerde werkopstelling, een ‘lopende band’ eigenlijk. Punter: “Deze werkopstelling is in de afgelopen jaren gebouwd door studenten van Engineering, en laat een volledig geautomatiseerd proces zien. Het laatste half jaar hebben studenten uit de Embedded Systems minor hier een digital twin voor ontwikkeld in slechts 18 weken tijd, die het mogelijk maakt om het proces op de lopende band in real-time te monitoren en analyseren, maar ook om bij te sturen. De grote uitdaging voor het MKB is tijd en investering als het gaat om innovaties als digital twins. Hier laten we wat er nodig is om hier in korte tijd stappen in te zetten.”

Mechatronica, Robotica en Digital Twinning

De casus rondom de Smart Industry Twin is een samenwerking tussen de Fontys lectoraten High Tech Embedded Software (HTES) (Fontys Hogeschool ICT) en Mechatronica & Robotica (Fontys Engineering). Het interessante aan dat proces, leggen Stappers en Punter uit, is dat er twee werelden samenkomen: “Het is eigenlijk alsof je twee werelden samenbrengt; namelijk die van operationele systemen en digitale systemen. Mechatronica programmeert in Programmable Logic Controllers (PLCs). De data daarvan is als het ware in een andere taal dan die je nodig hebt voor het digitale ICT-niveau van een digital twins en dat is een uitdaging. Door Internet-of-Things (IoT) boxen te koppelen aan de opstelling, kunnen we wel de juiste data ophalen.”

Na het verzamelen van de data, is de tweede stap de virtualisering. Punter: “Hier kan je verschillende kanten in op, afhankelijk van je uiteindelijke toepassing. Een virtuele representatie kan je bouwen in een game engine, zoals Unity, maar ook in een andere simulatieomgeving, zoals WinForms, wat we hier gedaan hebben.” De laatste laag in het proces is controlling, waarin je gaat kijken wat de digital twin precies kan doen: “Dat kan aansturing zijn, maar ook informatie ophalen en daarop acteren. Dat tweede is key voor de efficiëntie in een Smart Industry proces waar data onmisbaar is.”

Predictive maintenance en werken op afstand

Er zijn diverse redenen voor een bedrijf om Digital Twins in te zetten. Een vaak gehoorde motivatie is preventief onderhoud. In een opstelling die 24/7 draait, is dat cruciaal om problemen en schade te voorkomen: “Je kunt bijvoorbeeld uitlezen of de motoren gesmeerd moet worden, maar ook bepalen wat het beste moment daarvoor is. Ook kan je de digital twin als schaduwsysteem gebruiken in innovatie- en verbeteringstrajecten met de machine. Dat was ook voor ons een realiteit.” Door de coronamaatregelen, konden studenten niet fysiek met de opstelling aan de slag. Een digital twin maakt het mogelijk om dat op afstand te doen, ook met grotere aantallen studenten dan fysiek mogelijk zou zijn, legt Punter uit: “Dat is weer heel relevant voor techbedrijven die nieuwe machines of apparatuur ontwikkelen, zo kunnen meerdere teams gelijktijdig aan het project werken.”