Dit artikel verscheen in LOGISTICS Management 68

In de logistiek groeit de belangstelling voor ‘digital twins’. Door een digitale tweeling te creëren van een fysieke installatie, supply chain of proces kan men met grote nauwkeurigheid voorspellen hoe ze reageren in het geval van wijzigingen. Voorlopig kijken veel bedrijven de kat uit de boom. Maar er zijn al succesvolle toepassingen. Ook in België.

Een digitale tweeling is een virtuele replica die het gedrag van zijn fysieke tegenhanger nauwkeurig simuleert. Aan de hand van data kan men analyseren hoe deze op verschillende scenario’s reageert. Dit maakt het niet alleen mogelijk om de haalbaarheid van beslissingen te evalueren, maar ook om de werking van processen en operaties te verbeteren en te optimaliseren.

Tot daar de algemeenheden. Want – zoals vaker bij nieuwe concepten – is ‘digital twin’ een containerbegrip. “Er bestaan inderdaad vandaag meerdere concepten, die afhankelijk van hun ‘maturiteit’ anders moeten benoemd worden: digital model, digital shadow en digital twin. Dat onderscheid is belangrijk om te weten waarover wij het hebben,” zegt Tom Vandevelde, manager Supply Chain Transformation bij het technologie- en consultingbedrijf delaware.

Drie niveaus van maturiteit

Digital model. Een digitaal model is een virtuele weergave van een fysiek object, systeem of proces. Het maakt de visualisatie, analyse en manipulatie van objecten of systemen in een digitale omgeving mogelijk en helpt vooral bij het ontwerpen, optimaliseren en testen. Het kan simuleren hoe een fysiek object of proces in de toekomst of in een bepaalde omgeving zou werken. Het model dient voor ‘wat als’-scenario’s. Het maakt het onder meer mogelijk om een fysiek object te testen hoewel het er nog niet staat.
Digital shadow. Een digitale schaduw is een digitale representatie die de huidige toestand en het gedrag van een fysieke entiteit of systeem weerspiegelt. Het verzamelt gegevens van het object via sensoren, IoT-toestellen (Internet of Things, n.v.d.r.) of andere bronnen die in het model worden ingevoerd. Een digitale schaduw is dus up-to-date met de fysieke entiteit. Dit vergemakkelijkt de detectie van afwijkingen en optimalisatie van processen en activiteiten. Het gaat dus verder dan louter simulatie en dient meer voor replicatie.
Digital twins. Digitale tweelingen integreren de virtuele en fysieke wereld door een realtime verbinding te creëren tussen de fysieke entiteit en zijn digitale tegenhanger. Beide kunnen onderling data uitwisselen. Anders gezegd: er is een realtime interactie in twee richtingen, waarbij de digitale replica in staat is om de werking van de fysieke entiteit te veranderen.

“Momenteel heeft de digital twin het hoogste niveau van maturiteit. De volgende stap is het interconnecteren van digital twins. Dan kan men bijvoorbeeld verschillende magazijnen fysiek en virtueel met elkaar verbinden en dit netwerk als één geheel laten functioneren. Men kan ook bijzonder complexe simulaties maken. Bijvoorbeeld: stel dat ik een deel van mijn supply chain naar Tsjechië verplaats, wat zou de impact zijn op mijn operaties?” stelt Vandevelde nog.

Nog weinig belangstelling

Sirris is een organisatie die industriebedrijven ondersteunt in hun innovatietraject. Ze creëert ook bewustwording bij bedrijven opdat ze nieuwe technologieën meer zouden omarmen. “Onlangs hebben we interviews afgenomen bij een dertigtal bedrijven over de adoptiestatus van Industrie 4.0 gerelateerde technologieën, waaronder digital twins. Wij hebben moeten vaststellen dat, als ze er belangstelling voor tonen, ze nog steeds in de fase zitten van het digitale model: schuiven en zien wat er gebeurt,” zegt Marc Bollen, bij Sirris verantwoordelijk voor Digital and Smart Manufacturing.

“Veel bedrijven zien het nut van pure digital twins inderdaad nog niet in,” aldus Bollen. Volgens hem verschilt de situatie in de logistiek weinig van die in de maakindustrie. Wel zegt hij dat de implementatie van digital twins sowieso stapsgewijs dient te gebeuren. “Idealiter gaat het om een ‘greenfield’-project, waarbij men eerst een digitaal model bouwt van bijvoorbeeld een nieuw hoogbouwmagazijn, voor het er staat. Nadien kan men gemakkelijker de stap zetten naar een digital shadow en in nog een later stadium naar een digital twin,” stelt hij. “Maar we hebben nog een lange weg te gaan, omdat bedrijven meestal vanuit een brownfield moeten starten. Als het bestaande ERP-systeem hapert, het WMS eigenlijk voorbijgestreefd is of er nog geen digitale kaart van het gebouw bestaat, is het natuurlijk nog moelijker om een digitale tweeling op te zetten.”

“De stap van het digitale model is inderdaad de beste die een bedrijf eerst kan zetten. Dat model kan nadien geüpgraded worden tot een digital twin, waarin interactie en het realtime aspect worden geïntegreerd,” zegt Vandevelde.

Tom Vandevelde (delaware): “Met een digitaal model en VR-brillen kunnen operatoren, zelfs voor de installatie ‘live’ gaat, de pickingroutes verkennen, de volgorde van de handelingen leren en reflexen aankweken.” © delaware

Virtuele opleidingen

Overigens biedt die eerste stap van het digitale model andere mogelijkheden dan het simuleren van de toekomstige of huidige werking. “Wij hebben bij een aantal klanten een project gerealiseerd waarbij het digitale model gebruikt wordt voor opleidingen, in combinatie met VR-brillen (virtual reality, n.v.d.r.). Operatoren kunnen, voor de installatie ‘live’ gaat, de pickingroutes verkennen, de volgorde van de handelingen leren, reflexen aankweken, enzovoort,” vertelt Vandevelde.

“Die opleiding kan trouwens onvolkomenheden van de installatie zelf aan het licht brengen, bijvoorbeeld als de lay-out of de trajecten niet optimaal zijn geconfigureerd. Feedback van medewerkers in opleiding kan helpen om de lay-out te optimaliseren en eventueel het effect op de voorraden te meten,” voegt hij toe.

Volgens Vandevelde is een digitaal model ook ideaal om de eigen werking in vraag te stellen. Sommige bedrijven gebruiken al 20 jaar hetzelfde WMS en dezelfde werkmethodes. Een digitaal model kan de lacunes aan het licht brengen. Het maakt het ook mogelijk om de ROI van bijvoorbeeld automatisering beter in te schatten. “Met als voordeel dat je dan ineens de basisinfrastructuur hebt om nadien de stap te zetten naar een echte digital twin,” klinkt het nog.

Interactie met het WMS

Een van die ‘echte’ digital twins is de yooBeeEYE van BlooLoc, een Hasseltse specialist in indoor positioning-oplossingen voor de logistiek. “Door een interactie tot stand te brengen tussen het WMS en de digitale tweeling kan de werking van het WMS naar een ander niveau gebracht worden,” zegt CCO Stijn Vantilt.
“Een WMS werkt met ‘verticals’ of ‘opdrachtensilo’s’. Het stuurt de ‘putaway’ aan, de ‘replenish’ en de ‘outbound’-stromen. Die drie processen worden apart beheerd. Een heftruck die een putaway heeft uitgevoerd, rijdt terug naar de losplaats om de volgende putaway op te nemen. Daarbij kan hij voorbij een plaats rijden waar een pallet klaar staat om naar een outbound-positie gebracht te worden. Door de werking in silo’s kan het WMS geen opdracht geven om die mee te nemen. Hierdoor rijden heftrucks zeer vaak leeg. Met een digital twin kun je dit grotendeels vermijden.”

Vantilt legt uit: “Het WMS kent de reklocatie van een pallet maar niet noodzakelijk de geografische plaats ervan in het magazijn. Het weet ook niet waar elke heftruck zich bevindt. Via opnames van het interieur van het magazijn creëren we een 3D-model ervan. Die digital twin wordt opgeslagen in een processing unit die op de verschillende trucks wordt gemonteerd. Ze communiceren via Bluetooth acht maal per seconde met elkaar, zodat ze exact weten waar ze zijn. We hebben ook visuele hoogtesensoren op de vorken gemonteerd die met de digital twin zijn verbonden. Hierdoor weet deze niet alleen de reklocatie waar een pallet wordt neergezet of genomen, maar ook de exacte plaats in het rek. Zonder te moeten scannen. In die virtuele ruimte kunnen we dus zowel de palletten als de trucks realtime zeer nauwkeurig volgen.”

Met een conventioneel WMS raakt ongeveer 1% van de palletten ‘verloren’, meestal omdat er slecht gescand wordt. “Met onze digital twin bereiken we een accuraatheid van 99,9%,” benadrukt Vantilt.

Minder lege ritten

“Het WMS is en blijft leidend in het magazijn. Het geeft de opdrachten, order per order. Als we de lijst van de opdrachten voor bijvoorbeeld de vier komende uren opvragen, kan de digital twin dankzij algoritmes vooruitdenken en kunnen we het WMS en de digitale tweeling laten interageren. Vermits de heftrucks in de virtuele ruimte met elkaar communiceren en ze exact weten waar de palletten en de andere toestellen zijn, kunnen ze taken van elkaar overnemen. Zo kunnen ze weten dat, na het neerzetten van een pallet op plaats X, er op plaats Y juist ernaast een pallet moet gepickt worden. De lege ritten – gemiddeld 60% van de ritten in een magazijn – verminderen dan ook drastisch,” zegt hij.

Volgens hem hebben de afgelopen maanden verschillende spelers in binnen- en buitenland in de retail en de logistiek het systeem geïmplementeerd en zijn er verschillende grote bestellingen in de pijplijn.

Stijn Vantilt (BlooLoc) toont hoe klein de modules zijn die de digital twin in zich dragen. Op de achtergrond een realtime toepassing bij een retailer.