Praktisk forskning om digitala tvillingar skapar stor nytta för industrin
Hur kan man förutsäga en anläggningsmaskins prestanda, energiförbrukning, belastningar och fel – utan att behöva bygga och testa en mängd dyra prototyper? En ny avhandling inom industriforskarskolan Data Intensive Applications har svaret.
Det handlar om en digital tvilling. En levande, virtuell kopia av en riktig maskin, som hela tiden uppdateras med data från sensorer i maskinen och kan användas för att analysera, testa och förutse vad som händer i verkligheten. I sin forskning har Manoranjan Kumar utvecklat en sådan för de hjullastare och ramstyrda dumprar som Volvo Construction Equipment tillverkar i Braås utanför Växjö.
Vad är en digital tvilling?
En digital tvilling är en datamodell, en fysikbaserad simuleringsmodell eller en kombinationen av dessa som avbildar ett objekt – en produkt, en process eller ett helt företag – i dess miljö. Den digitala tvillingen kan användas för såväl felsökning av befintliga objekt som utveckling av nya.
– Hur bra en maskin fungerar beror inte bara på hur de är byggda, utan också på vem som kör dem, hur de körs och i vilken miljö de används. Med den digitala tvilling vi utvecklat kan vi göra maskinerna smartare, mer förutseende och mer anpassade till verkligheten.
Den lösning Manoranjan tagit fram kan användas genom hela maskinens liv.
– När man utvecklar nya produkter kan färre fysiska prototyper behövas, samtidigt som konstruktionskraven baseras på verklig användning ute hos kunder. Då maskinerna används blir det lättare att förutse fel, planera underhåll i tid och ha rätt reservdelar på plats. Och förståelsen för hur de faktiskt används ger bättre möjligheter att ge rätt råd till varje kund.
För framtiden lägger Manoranjans arbete grunden för ännu smartare maskiner, mer avancerad AI och på sikt mer självgående funktioner.
Tre delar som samspelar
Manoranjan Kumars digitala tvilling är uppbyggd av tre samverkande delar:
- Smarta ”virtuella sensorer” i maskinen, baserade på AI, som kan tolka data direkt ombord.
- Avancerade simuleringar som efterliknar hur maskinens motor, hydraulik, material och förarens beteende samspelar.
- Dataanalys och visualisering, som gör stora datamängder begripliga och användbara för ingenjörer och servicepersonal.
Stora fördelar med industridoktorander
För Volvo CE är digitala tvillingar en central del av den tekniska utvecklingen på företaget. De kopplar samman design, produktion och användning på ett helt nytt sätt.
– Det handlar om att förstå hur våra maskiner faktiskt används ute hos kund och att föra tillbaka den kunskapen in i utvecklingsarbetet, säger Per-Olof Danielsson som är chef för det team för virtuell produktutveckling som Manoranjan ingår i.
Han ser stora fördelar med att ha en doktorand placerad direkt i verksamheten i stället för att köpa in extern expertis.
– Kunskapen byggs upp inifrån, i nära koppling till våra verkliga utmaningar, och forskningen kan anpassas längs vägen. Kompetensen stannar kvar i organisationen och kan spridas vidare. Disputationen stärker även bilden av Volvo CE som en aktör i teknikens framkant.
Vad är en industridoktorand?
En industridoktorand är anställd vid ett företag och inskriven som doktorand vid Linnéuniversitetet. Företaget får ekonomiskt stöd från KK-stiftelsen, som är den externa finansieringsorganisation som stöder forskarskolan DIA. Studenten kombinerar det regelbundna utvecklingsarbetet med en forskarutbildning och får stöd från en grupp forskare vid Linnéuniversitetet som handledare.
Bilden: Manoranjan Kumar, hans doktorandkollega Joel Cramsky och deras handledare Per-Olof Danielsson.
Den förste av 14 doktorander
Manoranjan Kumar är den förste som disputerat inom industriforskarskolan Data Intensive Applications (DIA). DIA finansieras av KK-stiftelsen, Linnéuniversitetet och de deltagande företagen och omfattar 14 doktorander. Fokus ligger på tillämpad forskning inom big data och artificiell intelligens.
– Industridoktorander skapar en unik brygga mellan akademisk spetskompetens och konkreta behov i samhället och industrin. Manoranjans arbete visar hur de kan bidra till både akademisk kunskapsutveckling och företagens digitala transformation, säger Welf Löwe, professor i datavetenskap och ledare för DIA.
– Forskarskolan främjar långsiktiga partnerskap och kunskapsnätverk. DIA bidrar inte bara till teknisk utveckling utan också till hållbar tillväxt och ökad attraktionskraft för regionen som ett centrum för avancerad industriell digitalisering.
Läs mer
