Digitale tvillinger

Digitale tvillinger akselererer veksten av Internet of Things (IoT).  IEC inkluderer nå arbeidet med digitale tvillinger i komiteen for IoT.

IEC har sammen med ISO analysert og evaluert digitale tvillinger som teknologi i JTC 1 Advisory Group 11 siden våren 2019. Digitale tvillinger, som kombinerer en rekke moderne teknologier som Internet of Things (IoT), cyber-fysiske systemer (CPS), 3D-modellering, simulering og kunstig intelligens (AI), er kjernen i den fjerde industrielle revolusjonen.

Internet of Things

Internet of Things (IoT) representerer et digitalt maskenett av enheter sammenkoblet over internett. IoT kommer i forskjellige former og størrelser. Det kan være en smart virtuell assistent i stuen din, et smart sikkerhetssystem i boligen eller bilen din ute i garasjen. En mobiltelefon utgjør gjerne både en IoT enhet og ett IoT system! I en større sammenheng finner man for eksempel IoT i form av smarte byer som kan ha trafikksignaler eller sensorer på parkeringsplasser koblet til internett.

Det er en enorm vekst innen IoT og undersøkelser viser at statistisk sett kobles det opp 127 nye IoT-enheter til internett hvert eneste sekund. Innen 2021 vil minst 35 milliarder IoT-enheter være installert globalt. Det mange ikke er klar over er at en av drivkreftene bak denne voldsomme veksten er Digitale Tvillinger.

En Digital Tvilling er en virtuell kopi av en fysisk enhet eller system av enheter. De brukes av IoT-utviklere så vel som forskere for å kjøre simuleringer uten å ha en fysisk enhet. Og digitale tvillinger faktisk kan krediteres for noe av den eksplosive veksten av IoT.

Hvordan fungerer digitale tvillinger?

I den virkelige verden utgjør en IoT-enhet et fysisk objekt. En digital tvilling er den virtuelle representasjonen av den fysiske enheten i et system. Den replikerer (beskriver) de fysiske dimensjonene, egenskapene og funksjonene til IoT-enheten i et virtuelt miljø.

Sensorene som er koblet til IoT-enheten samler inn data og sender dem tilbake til sin digitale tvilling. IoT-utviklere og forskere bruker dataene til å lage nye skjemaer og logikk, og tester disse på den digitale tvillingen. Når alt er kontrollert, lastes koden opp til IoT-enheten, som en oppdatering over luften.

Use Case-er for digitale tvillinger

Use Case-er for digitale tvillinger eksisterer innenfor alle bransjer og områder av IoT. Innenfor alt fra helsetjenester til mekanisk produksjon kan digitale tvillinger fungere som støtte for IoT-initiativer.

Helsetjenester

Innen helsetjenester finner man IoT i form av bærbare sensorer for pasienter, treningsmålere, bevegelsessensorer, etc. Digitale tvillinger gjør det mulig for utviklere å teste ut nye funksjoner, sikre at enheter tar nøyaktige målinger, og også finne opp nye måter å utveksle data mellom datakildene og serverne på. Faktisk kan leger også bruke en digital tvilling av pasienten for å overvåke vitale statistikker i sanntid.

For eksempel kan en lege visualisere pasientens vitale helsedata som hjertefrekvens, blodtrykk osv. ved hjelp av en digital tvilling. Den digitale tvillingen fjerner behovet for å opprette separate fysiske datalagre for pasientens data og eliminerer dermed muligheten for feil. Og med bærbare sensorer som er koblet til servere i skyen for pasienter, kan dataene overføres til legens system uten at pasienten må være fysisk til stede for undersøkelse.

Industrivirksomhet

Olje- og gassutstyr, fabrikkutstyr, monteringslinjer er eksempler på sofistikerte industrivirksomheter. Takket være IoT har disse områdene blitt smarte systemer som produserer enorme mengder data. Digitale tvillinger kan gjøre det mulig for utviklere å ha ‘as-designed’, ‘as-built’, ‘as-driven’ versjon av virksomhetene i et virtuelt miljø. Dette reduserer drastisk muligheten for uhell som kan forårsake nedetid.

Et klassisk eksempel på dette er styring av kraftnett i et bymiljø, eller et produksjonsanlegg for den saks skyld. Digitale tvillinger kan brukes som virtuelle avbildninger av det faktiske strømnettet, som kan bidra til å overvåke sanntids strømforbruk, kapitalforvaltning og forutsi/reparere strømbrudd uten å måtte stasjonere personell på stedet.

Smarte byer

Hvordan kan en digital koblet by bli smart? Digitale tvillinger hjelper deg med å se på mulighetene fra flere vinkler og foreslå fremtidige planer. Utviklere kan også leke med innovative måter å få IoT-enheter til å fungere. Ved en katastrofe kan for eksempel bevegelsessensorer brukes til å identifisere steder der det er maksimal aktivitet og risiko involvert.

Studentmiljøet i Newcastle University og Northumbrian Water Authority jobber for eksempel sammen for å skape en digital tvilling av byen, og den digitale tvillingen vil ikke bare la byen reagere i sanntid på hendelser med ekstremvær, men også gjøre det mulig å teste et utall potensielle fremtidige kriser.

Digital Twins og IoT

Det er en ny dag for tingenes internett i NorgeDigitale tvillinger hjelper en IoT på en rekke måter, fra å øke muligheten til å kjøre forskjellige eksperimenter, til å gi sanntidsinnsikt. Noen av dem er beskrevet nedenfor:

Sanntidsutfordringer

Hva vil skje hvis arbeidsflyten blir justert? Vil den få mer data, vil det føre til mindre forbruk av energi, vil det gi en bedre brukeropplevelse? Bedre forståelse av dette er noen av mulighetene som en digital tvilling kan gi i et IoT-miljø. Og det uten å måtte gjøre oppdateringer på den fysiske enheten som er i drift i et produksjonsmiljø.

Effektive eksperimenter

Eksperimenter av alle slag er vanskelige; til å begynne med. De pådrar seg høye kostnader, og hvis de ikke utvikler seg som planlagt, kan de ende opp med å koste mye mer enn planlagt. IoT er en relativt ny teknologi, og det er et stort behov for eksperimentering. Eksperimenteringen må utføres med fornuftig bruk av ressurser. Digitale tvillinger gir den virtuelle infrastrukturen til å utføre utallige eksperimenter, selv når det ikke er mange fysiske enheter tilgjengelig.

Risikoreduksjon

Den største fordelen med IoT er at man får tilgang til en stor mengde enheter på en gang. Dette er i sin tur også en ulempe. En mindre sikkerhetsfeil kan gjøre det mulig for hackere og uautorisert personell å få tilgang til IoT-nettverket. Risikoen forstørres når faktiske fysiske enheter som brukes i produksjonen, brukes til eksperimentering.

Digitale tvillinger tar bort denne risikoen og gjør det mulig for utviklere og forskere å leke trygt med flere scenarier før de kommer til et endelig scenario som er sikkert og operativt gjennomførbart.

Standardisering for digitale tvillinger

Digitale tvillinger har allerede blitt tatt i bruk i en rekke domener som smart produksjon, smarte byer, smart jordbruk, smart energi, smarte bygninger, helsevesen og mange andre felt. Det er presserende å utvikle en felles terminologistandard for å muliggjøre samarbeid og samarbeid, og forbedre den samlede bruken av teknologi for digitale tvillinger.

Standarder gir krav, spesifikasjoner, retningslinjer eller egenskaper som kan brukes konsekvent for å sikre at teknologier for digitale tvillinger oppfyller kritiske mål for funksjonalitet og interoperabilitet, og at de fungerer pålitelig og sikkert.

Utviklingen av standarder må komme i gang snarest for å holde tritt med de raskt voksende anvendelsene av digitale tvillinger. Utvikling av globale standarder vil være viktig for å legge til rette for bredere global bruk av teknologier for digitale tvillinger. Anerkjennelse av internasjonale standarder gir troverdighet til teknologiske fremskritt og muliggjør en utvidet interoperabel markedsplass.

ISO/IEC JTC 1 har nå fullført sitt arbeid i «Advisory Group 11 on Digital Twin», og har gitt komite «ISO/IEC JTC1/SC 41 – Internet of Things and related technologies» i oppgave å etablere en ny arbeidsgruppe for å fokusere på digitale tvillinger, samt å starte to prosjekter relatert til utvikling av «Digital Twin – Concepts and Terminology» og «Digital Twin – Use Cases» – med ytterligere fremtidige prosjekte i pipeline – hvor arbeidet vil ledes av Sha Wei fra China.

Delta i arbeidet

I Norge speiles arbeidet i ISO/IEC JTC1/SC 41 av NEK, og komiteen NK JTC 1/SC 41 – Internet of Things. Dersom DU ønsker å være med på å påvirke det internasjonale standardiseringsarbeidet på digitale tvillinger – eller bare vil delta internasjonalt for å lære mer om dette spennende temaet – kan du gjøre det gjennom aktiv deltakelse i vår komite for IoT og digitale tvillinger. I NEK etterstreber vi en balansert kjønnsfordeling, og oppfordrer spesielt kvinner til å bli med. Du kan melde deg inn her.