Deel 1: Wat is een Digital Twin?

1.1 Definitie van een Digital Twin


Een Digital Twin (ook wel Digital Twinning of Twinning, virtual twin, digitale tweeling or kortweg ‘twin’) heeft zich door de jaren heen ontwikkeld met het opkomen van verschillende digitale technologieën. Voorbeelden zijn kunstmatige intelligentie (AI) en machine learning, Internet of Things, Cloud en slimme sensoren en meetapparatuur. De vele nuances in de definities op het internet tonen aan dat er niet een eenduidige definitie bestaat. Deze brochure houdt de definitie van IBM aan:

  • Een Digital Twin is een virtuele representatie van een fysiek object in de werkelijkheid en de dynamiek daarvan. Een object kan een asset, systeem, proces of zelfs een gehele sector-keten zijn. Deze virtuele representatie is up-to-date over de levenscyclus van het object (ontwerp, bouw, operatie en ontmanteling).

  • Een kenmerk van een Digital Twin is de communicatie met de werkelijkheid, al hoeft dit niet noodzakelijk real-time te zijn. Met real-time wordt bedoeld: data welke meteen beschikbaar is nadat deze gecreëerd is en meteen verstuurd kan worden zonder vertraging.

  • De ontwikkeling van Internet-of-Things (IoT), cloud en dataverwerking met bijvoorbeeld machine learning en AI maken real-time communicatie mogelijk en zijn daarom belangrijke factoren die Digital Twins steeds toegankelijker en toepasbaar maken.

Een Digital Twin is geen doel op zichzelf. Het is een instrument dat op verschillende momenten tijdens de levenscyclus van een object kan worden ingezet om inzichten te bieden en optimalisaties mogelijk te maken. Digital Twins worden ingezet om de levenscyclus van een object te vergroten, wat-als-vragen te beantwoorden en complexe besluitvorming te ondersteunen.

Digital Twins vs Simulaties
Het is goed om stil te staan bij het verschil tussen een simulatie en een Digital Twin, ook al is de scheidslijn niet altijd hard.

  • Een Digital Twin gaat verder dan simulaties. Dankzij een up-to-date representatie van het object en de omgeving, kan een Digital Twin met behulp van technologieën als machine learning en AI, op meerdere vlakken producten en processen verbeteren.

  • Veel Digital Twins zijn een instrument waarmee simulaties en andere analyses uitgevoerd kunnen worden. Echter, een Digital Twin maakt niet noodzakelijk gebruik van simulaties, en kan ook gebruikt worden voor het ontwerpen, monitoren of inzicht krijgen in de operatie van een object.

Kortom, de meeste simulaties zijn geen Digital Twin, maar veel Digital Twins bieden wel simulatiemogelijkheden.



Voorbeeld: Hoe werkt een Digital Twin van een windturbine?

Ontwerpfase
Een ‘Design Twin’ van een windturbine gebruikt assetdata om het ontwerp te optimaliseren. Simulaties en 3D-visualisaties zijn daarbij behulpzaam omdat virtueel een aanpassing maken en testen sneller en goedkoper is dan in de fysieke wereld. Zeker bij een windmolen op zee.
De scope en complexiteit kan over verschillende niveaus variëren:

  • Een enkel onderdeel van de windturbine zoals een lager
  • Een groter onderdeel zoals een tandwielkast of generator
  • De gehele windturbine

Bouwfase
In de bouwfase wordt de windturbine uitgerust met IoT-sensoren om data tijdens de operatie te verzamelen. Data van details en aanpassingen uit de bouwfase worden weer teruggevoerd in de Digital Twin. Zo blijft de representatie actueel.

Operationele fase
In de operatiefase geven de IoT-sensoren data door over verschillende aspecten van de prestaties en eigenschappen van de windturbine, zoals energieproductie, temperatuur van een lager of smeerolie, stand van de turbine en wieken, lokale weercondities en nog veel meer. Dit kan gecombineerd worden met ongestructureerde data zoals video of geluid en allerlei externe databronnen zoals de weersverwachting, water- en golfhoogte of vogeltrek. Met behulp van visualisatie-, simulatiesoftware of machine learning en AI kan een 'Operating Twin' worden gebruikt om:

  • Prestaties te monitoren, voorspellen en optimaliseren
  • Simulaties uit te voeren (what-if scenario’s)
  • Training van operators en onderhoudsmonteurs
  • Voorspellend onderhoud en onderhoudsplanning te organiseren
  • Ontwerp-verbeteringen te bepalen