Maak kennis met de digitale tweeling in ons 5G Lab

Fabrieken en laboratoria maken vaak gebruik van robots om industriële processen te automatiseren, al dan niet in steriele ruimtes. Bij technische problemen die door een operator moeten worden opgelost, moet de werking van de robot stilgelegd worden en wordt de steriele omgeving doorbroken. Na het onderhoud moet er een technische acceptatietest uitgevoerd worden en moet de ruimte weer steriel gemaakt worden. Op die manier duurt het vaak meerdere uren voordat de robot het werk weer kan hervatten.

Digitale tweeling

Zou het niet veel makkelijker zijn als de besturing en het onderhoud van de robot op afstand zouden kunnen gebeuren? Dat is wat een digitale tweeling mogelijk maakt. Een digitale tweeling is een virtuele kopie van een toestel of een dienst, dat zich virtueel net zo gedraagt als het origineel in de echte wereld. Zo is de impact van wrijving, temperatuur of licht net zo goed merkbaar in de virtuele als in de echte wereld. Digitale tweelingen maken het mogelijk om de exacte bewegingen van robots op te volgen én om die robots aan te sturen zonder in dezelfde ruimte aanwezig te moeten zijn. “Op die manier zijn heel wat problemen op afstand op te lossen en hoeft de productie niet zo lang stil te staan”, zegt Olivier Nerinckx, Product Manager Device Industry 4.0 bij Orange Belgium.

5G Lab in Luik

De opening van het tweede Belgische 5G Lab van Orange in het iconische La Grand Poste in Luik was de perfecte aanleiding om te illustreren hoe 5G standalone industriële innovaties kan ondersteunen. Tijdens de officiële opening toonde Orange er een digitale tweeling van een robot die reageerbuizen manipuleert, wat een meerwaarde kan zijn voor de vele farma- en biotechbedrijven die in de Luikse regio gehuisvest zijn. "Deze use case is echt een end-to-endverhaal", beklemtoont Olivier Nerinckx. "Iedereen spreekt over digitale tweelingen, maar er komen veel facetten bij kijken. Wij brachten onze expertise in 5G in, maar we werkten voor de verdere ontwikkeling nauw samen met diverse partners."

Opdrachten en simulaties

In het 5G Lab kan een operator de robotarm op afstand visualiseren met een headset voor augmented reality, de HoloLens 2 van Microsoft. Die toont de exacte bewegingen van de robot op dat moment, samen met allerlei data zoals de temperatuur, werkingsmodus en foutboodschappen. Via de headset kunnen er ook opdrachten aan de robotarm gegeven worden, bijvoorbeeld om een beweging te stoppen of om het proces te herstarten wanneer alles weer in orde is. Maar de werking van een digitale tweeling is geen eenrichtingsverkeer. Het is ook mogelijk om simulaties op de digitale tweeling uit te voeren voor ze in het echt op de robot toe te passen.

"Dat is nog de grootste toegevoegde waarde van een digitale tweeling", meent Olivier Nerinckx. "Een farmabedrijf dat bijvoorbeeld het vullen van spuitjes met vaccins moet opschalen, kan in de digitale tweeling van zijn productielijn de optimale procedure uitzoeken. Als je dat in realiteit moet uitproberen, duurt dat heel wat langer."

Bandbreedte, latency en Quality of Service

De digitale tweeling stelt specifieke vereisten aan het netwerk tussen de operator en de robot: een hoge bandbreedte, lage latency (de tijd die nodig is om gegevens van het ene eindpunt naar het andere te verzenden) en garanties op de beschikbaarheid. Net de combinatie van deze drie vereisten maakt een standalone 5G-netwerk hiervoor de perfecte oplossing. De hoge bandbreedte is belangrijk omdat augmented reality hoge datavolumes genereert. De 3D-modellen van de robot worden namelijk in de cloud gerenderd en dan naar de headset gestreamd. Ook de real-time sensordata van de robot worden continu naar de operator gestreamd.

Een lage latency tussen de robot en de headset is belangrijk voor een levensechte simulatie van de digitale tweeling. Alleen zo loopt het beeld dat de operator te zien krijgt zo goed als synchroon met de fysieke robot, zodat die snel kan reageren als er iets fout loopt. Tot slot maken de robot en zijn digitale tweeling gebruik van een gereserveerde slice van het standalone 5G-netwerk. Die garandeert niet alleen de latency en de beschikbaarheid, maar voorkomt ook dat er data over het publieke internet gaan.