Bliźniaki cyfrowe w logistyce

Bliźniaki cyfrowe (Digital Twins) i ich wpływ na logistykę

Wyobraźmy sobie, że posiadamy wierną kopię elementu naszej firmy – na przykład magazynu, samochodu ciężarowego, a być może nawet całego systemu logistycznego (połączenia naszego przedsiębiorstwa z dostawcami, klientami i innymi partnerami) – tylko, że kopia ta istnieje w komputerze. Zachowuje się ona tak samo, jak jej rzeczywisty odpowiednik, ponieważ dostaje dane w czasie rzeczywistym oraz reaguje na zmiany i umożliwia testowanie różnych scenariuszy – bez ryzyka dla rzeczywistych operacji. To właśnie jest idea tzw. „bliźniaka cyfrowego” (ang. Digital Twin).

Co to są bliźniaki cyfrowe?

Bliźniak cyfrowy to w dużym uproszczeniu wirtualny model czegoś realnego. Może to być maszyna, linia produkcyjna, magazyn, element transportowy, a nawet cały łańcuch dostaw. Ten wirtualny model otrzymuje dane z rzeczywistości, dzięki czemu może na bieżąco odzwierciedlać stan swojego fizycznego odpowiednika.

Bliźniaki cyfrowe powstają dzięki takim technologiom, jak:

Internet Rzeczy (IoT) – czyli czujniki zbierające dane z fizycznych obiektów i przekazujące je do komputera,
sztuczna inteligencja (AI) – analizująca dane i przewidująca wystąpienie różnych scenariuszy,
chmura obliczeniowa – przechowująca dane i umożliwiająca ich przetwarzanie w czasie rzeczywistym,
symulacje komputerowe – pozwalające testować różne warianty działania.

Przykładowo: w magazynie czujniki IoT mierzą prędkość pracy wózków widłowych, czas przemieszczania się towarów oraz zużycie energii. Te dane trafiają do komputera i chmury obliczeniowej, gdzie działa model – bliźniak magazynu (może być wspierany przez AI), który pokazuje, co by się stało, gdybyśmy zmienili ustawienie regałów albo dodali większą liczbę pracowników. Dzięki temu można bezpiecznie przetestować różne warianty, zanim wprowadzi się je w rzeczywistości.

W literaturze wskazuje się, że bliźniaki cyfrowe składają się z trzech głównych elementów:

modeli opisujących zachowanie systemu – mogą to być modele zapisane w sposób matematyczny albo modele komputerowe, czyli symulacyjne,
danych z czujników i urządzeń, które aktualizują stan badanego obiektu,
możliwości symulowania scenariuszy typu „co – jeśli?” – czyli testowanie różnych wariantów operacji.

Jak działają bliźniaki cyfrowe w logistyce?

Logistyka to bardzo złożona dziedzina, obejmująca magazyny, transport, wiele punktów pośrednich, zmienne warunki, załadunki, rozładunki, ruch ludzi, maszyn, produkcję, dystrybucję, koordynację i wszystkie inne czynności wpływające na to, że przedsiębiorstwa działają w sposób prawidłowy. Wszystko to musi zachodzić sprawnie, by właściwe towary trafiały zgodnie z zasadą 7W, czyli we właściwej ilości, stanie, czasie, cenie oraz we właściwe miejsce i do właściwego klienta. Bliźniaki cyfrowe mogą w tym pomóc, odnosząc się przy tym do kilku kluczowych obszarów:

optymalizacja pracy wewnątrz magazynu – dzięki symulacjom można określić lepsze ułożenie towarów, zmniejszyć czas kompletacji, zoptymalizować trasę pojazdów poruszających się po magazynie (np. wózków widłowych) czy odciążyć pracowników zbędnym ruchem;
zarządzanie transportem – np. symulacja tras, czasu przejazdu, rozmieszczenia towarów, warunków drogowych, co pozwala zaplanować bardziej ekonomiczne i terminowe przewozy;
reagowanie na zakłócenia – kiedy nastąpi opóźnienie, zmiana zamówienia bądź awaria sprzętu bliźniak może zasymulować skutki i pokazać, co zrobić, by zminimalizować straty i jak najszybciej powrócić do właściwego stanu;
śledzenie i wizualizacja w czasie rzeczywistym – dzięki danym „na żywo” można mieć pełny obraz, co się aktualnie dzieje i czy wszystko działa zgodnie z planem;
lepsze planowanie strategiczne – można modelować nie tylko codzienne operacje, ale także długofalowe decyzje, jak np. decyzję dotyczącą tego, gdzie zbudować nowy magazyn lub jak zmienić sieć dystrybucji tak, aby była bardziej wydajna.

Przykłady zastosowań bliźniaków cyfrowych w logistyce

Współcześnie przedsiębiorstwa coraz częściej stosują bliźniaki cyfrowe. Do ciekawych przykładów zastosowań można zaliczyć:

firmę Danone, wykorzystującą technologię Matterport do tworzenia trójwymiarowych bliźniaków cyfrowych swoich zakładów produkcyjnych; dzięki temu eksperci z różnych krajów mogą zdalnie analizować procesy produkcyjne, co pozwala na:
- redukcję liczby wizyt w zakładach o 50%,
- oszczędność czasu i kosztów,
- lepsze planowanie instalacji sprzętu,
- poprawę szkoleń dzięki wirtualnym spacerom po fabryce;
firmę Toyota, tworzącą bliźniaki cyfrowe swoich europejskich zakładów produkcyjnych, co pozwala:
- planować zmiany bez fizycznych wizyt,
- analizować ergonomię i bezpieczeństwo pracy,
- testować scenariusze „co – jeśli” bez ryzyka,
- zmniejszyć liczbę podróży służbowych i emisję CO₂;
firmę Mecalux, która stworzyła cyfrowy model całej hali – regały, wózki, roboty – i sprawdziła różne konfiguracje ruchu, by zoptymalizować czas kompletacji.

Korzyści oraz ograniczenia wynikające z wykorzystania bliźniaków cyfrowych w logistyce

Poniżej przedstawiono najważniejsze korzyści oraz wyzwania związane z wykorzystaniem bliźniaków cyfrowych.

Tabela 1. Korzyści i ograniczenia wykorzystania bliźniaków cyfrowych

Korzyści	Ograniczenia
Oszczędność czasu i kosztów	Konieczna analiza dużej ilości danych
Większa wydajność przedsiębiorstwa	Problemy z integracją z obecnymi systemami
Większa elastyczność i możliwość dostosowania do zmian	Wysokie koszty
Lepsze decyzje strategiczne	Potrzeba wysoce wykwalifikowanej kadry
Możliwość „wyłapywania” problemów przed ich wystąpieniem	Zagrożenia cybernetyczne
Wpływ na zrównoważony rozwój	Długofalowe korzyści, których nie widać od razu

Źródło: opracowanie własne

Podsumowanie

Technologia bliźniaków cyfrowych to jeden z ważniejszych kierunków rozwoju logistyki XXI wieku. Dzięki niej firmy mogą szybciej, taniej i skuteczniej planować operacje, reagować na zmiany i przewidywać zakłócenia. Mimo, że wdrożenie takiego systemu wiąże się z wyzwaniami (m.in. potrzeba złożonych danych, koszty czy szeroka integracja), to korzyści są istotne: większa wydajność, lepsze wykorzystanie zasobów, wyższa elastyczność.

W przyszłości bliźniaki cyfrowe będą działały jeszcze szybciej, inteligentniej i szerzej. Obejmując całe łańcuchy dostaw będą wspierane przez sztuczną inteligencję, a to pomoże logistykom nie tylko reagować na zdarzenia, ale też je przewidywać i automatycznie optymalizować działania.

Bibliografia

Autor: mgr inż. Kamil Wysocki, Instytut Zarządzania, Wydział Organizacji i Zarządzania Politechniki Łódzkiej

Redakcja: dr inż. Barbara Galińska, Instytut Zarządzania, Wydział Organizacji i Zarządzania Politechniki Łódzkiej

You May Also Like

Organizacje napędzane danymi

Digitalizacja w dystrybucji

Nasza Lokalizacja

Najbliższe szkolenie w BCU już za: