Fremtidens produkter er ’smarte’. De vil blive udstyret med evnen til at opsamle, udveksle og koordinere data med andre ’smarte’ genstande via deres forbindelse til Internet of Things og med computerkraft i skyen.

Det er en udvikling, der markant ændrer spillereglerne i industrien. I takt med at data udgør en større del af et produkts værdi og funktionalitet, må virksomheder ændre forretningsmodeller, finde nye kompetencer og udvikle nye services.

Digitaliseringen af produkter skaber nye muligheder for effektivisering og forbedring gennem hele et produkts livscyklus – fra de første skitser til materialerne engang kan genanvendes.

Designere og ingeniører har længe brugt systemer som Computer Aided Design (CAD) og Computer Aided Engineering (CAE) til at designe og udvikle nye produkter. Systemerne bliver imidlertid hele tiden bedre til at indsætte de digitale modeller i simulationer, som gør det muligt at lave realistiske test af ydeevne, belastning, brugerinterface osv. Dermed kan designet finpudses, inden man går videre med at udvikle dyrere og mere tidskrævende fysiske prototyper.

Den digitale konstruktionstegning kan også bruges i en simulation, der modellerer fremstillingsprocessen for at optimere flowet på fabriksgulvet, eller for at koordinere med eksterne leverandører af komponenter.

I avancerede anvendelser kan man endda bruge computermodellen som rettesnor for at finjustere produktionsapparatet. Hvis et emne vrider sig eller skifter størrelse under fremstillingen og derfor afviger fra konstruktionstegningen, kan maskinerne lære at kompensere for deformationen på forhånd.

Den mere nøjagtige planlægning og overvågning af produktionen og en mere præcis koordinering med de andre led i forsyningskæden betyder også, at virksomhederne kan reducere deres varelagre.

Generelt er digitale modeller af produkter en central forudsætning for industri 4.0, der indebærer, at alle maskiner og processer i fremstillingen betragtes som et sammenhængende og tæt koordineret system.

Information indsamles og analyseres

Den digitale tvilling følger med, når produktet tages i brug. Stadig flere produkter bliver forsynet med sensorer, computerkraft og evnen til at kommunikere via internettet, og dermed kan de holde forbindelsen med og løbende opdatere deres digitale tvilling.

De data åbner op for et væld af muligheder, alt afhængig af hvilke systemer de kobles op til.

En smart pumpe kan eksempelvis følge med i vandgennemstrømningen og strømforbruget og dermed kan den automatisk selv justere ydelsen så den passer med hele det system af komponenter, som pumpen indgår i. 

Dataene om driften kan imidlertid også sendes til pumpeproducenten, som dermed får mulighed for at holde øje med, om der f.eks. opstår uregelmæssigheder i driften. Den viden kan så igen bruges til at forbedre designet i kommende modeller.

Men endnu vigtigere muliggør det en helt ny forretningsmodel, hvor producenten tilbyder at reparere eller udskifte pumpen, inden den bryder ned og skaber uventede forstyrrelser i driften.

Princippet kaldes på engelsk ’predictive maintenance’, eller forudsigende vedligehold.

Et af de mest kendte og mest radikale eksempler er den forretningsmodel, som britiske Rolls-Royce og andre producenter af flymotorer har valgt. Her sælger Rolls-Royce ikke motorerne men i stedet en garanteret ydelse i form af et fastsat antal timers flyvning.

Det indebærer, at det er i Rolls-Royces egen interesse at følge tæt med i motorens drift og tilstand, så man undgår, at der opstår problemer i kritiske situationer, eller at det sker langt fra Rolls-Royces egne teknikere og værksteder.

Fra produkt til service

Et tilsvarende dansk eksempel er C.C. Jensen A/S, der fremstiller oliefiltre til industrielle formål, bl.a. til dieselmotorer på skibe, i vindmøller eller kraftværker.

C.C. Jensen A/S kombinerer oliefiltrene med sensorer, der kan registrere, hvis der begynder at være urenheder, der indikerer, at et gear, en motor eller andet udstyr er i risiko for et nedbrud. 

”Vi kan se, at vi er nødt til at justere vores forretning fra primært at sælge produkter, dvs. filtre, til også at sælge det, som kunden dybest set ønsker, nemlig en garanti for ren olie,” siger Stig Due, adm. direktør i C.C. Jensen A/S, og fortsætter:

”Fordi vi har løbende adgang til detaljerede data fra filtrene, ved vi, hvornår filtrene skal skiftes, og desuden kan vi advare kunden, hvis vores analyser viser, at der er problemer med for højt vandindhold, for høj koncentration af partikler eller lignende.” 

C.C. Jensen A/S har i de senere år aktivt arbejdet på at udvikle den nye forretningsmodel baseret på service og vedligehold, blandt andet gennem et samarbejde med en stor kunde og ved at deltage i forskningsprojekt på SDU. 

Den digitale tvilling indebærer, at der kan skabes et lag af nye databaserede funktioner og tjenester ovenpå det fysiske produkt. Dermed bliver det muligt at forny et modent fysisk produkt og opgradere det, så det skaber større værdi og kan konkurrere bedre. 

”Virksomhederne finder ud af, at det fysiske produkt måske ikke længere er det, de tjener flest penge på, men derimod de services de kan bygge ovenpå, fordi de kender de sammenhænge, produktet bruges i så godt”, siger Peter Gorm Larsen, professor ved Institut for Ingeniørvidenskab ved Aarhus Universitet, der mener, at vi vil se lignende digitale forretningsmodeller poppe op inden for en lang række discipliner.

Omgivelser bliver ’smarte’

Digitale tvillinger og smarte genstande vil brede sig fra hospitaler til undervisningslokaler, kontorer og butikker. Og vi mennesker vil også selv få hver vores digitale tvilling.

Stadig mere detaljerede data om, hvor vi færdes, og hvad vi foretager os, vil blive blandet med sundhedsdata og opsamlet af smartphones, ’smarte’ ure og fitness-trackere, badevægte, køleskabe og så videre.

Resultatet vil være en personlig model, der kan anvendes som udgangspunkt for services fra læger, fitnesscentre eller tøjbutikker. 

De informationer, et produkt indsamler, vil typisk blive sendt til ’skyen’, altså de store datacentre, hvor dataene kan gemmes over længere tid, og hvor man kan trække på computerkraften til at lave avancerede analyser, og eksempelvis udnytte maskinlæring, så systemet med tiden kan gøre sig erfaringer og blive bedre til at tolke dataene.

Når dataene sendes til skyen, kan de også indgå i større systemer, hvor mange forskellige produkter deler informationer og kan koordineres til at spille optimalt sammen.

Et eksempel er de muligheder, som opstår, når flere af hjemmets apparater bliver ’smarte’ og forbindes, og dermed tilsammen bliver til det, man kalder det smarte hjem.

Scenarierne har været beskrevet igen og igen gennem de sidste 15-20 år: Her er persienner, termostater, røgalarmer, tyverialarmer, overvågningskameraer og hårde hvidevarer alle forsynet med sensorer og udveksler data på nettet, så hele huset kan fjernstyres med en smartphone, og komfort, strømforbrug eller vedligeholdelse kan overvåges automatisk.

Men vi venter stadig på det smarte hjem. Snarere end at forvente færdiginstallerede og fuldt udrustede intelligente huse vil vi formentlig efterhånden udskifte gamle apparater med nye, smarte modeller, som kan kobles sammen. Det kan være Nest Termostater, Jacob Jensen Designs dørlåse, Sonos musikanlæg, Philips Hue LED lys og stemmestyrede computere som Amazons Alexa. Gradvist samles de, og nye funktioner og services bliver mulige.

Noget lignende ser man inden for byggebranchen, der også gradvist kommer tættere på at realisere visionen om det ’digitale byggeri’, hvor alle informationer om konstruktionen, lige fra arkitekttegninger til registreringen af det, der faktisk opføres og installeres på byggepladsen, integreres i såkaldt Building Information Modeling-systemer (BIM). I takt med, at bygningen tegnes og konstrueres, opbygges en digital tvilling, som senere kan bruges til drift og vedligehold af bygningen. 

Systemer af systemer

Zoomer man ud i forhold til den udvikling, ser man, at det smarte produkt indgår i et smart system, som igen kan indgå i et system af smarte systemer. Det beskrives ofte som økosystemer.

I tilfældet med det smarte hjem eller det digitale byggeri kan begge integreres i hele ’smarte’ byer, hvor data om alle bygninger koordineres med data om trafik, forurening, vejret, varetransport eller data om kriminalitet og ulykker.

Effekten er den samme for hvert nyt niveau: Når dataene forbindes, bliver det muligt at skabe nye services ved at koordinere produkter eller hele brancher, som førhen fungerede adskilt med produkter, der ikke kunne ’tale’ sammen og skabe værdi i sammenhæng. Se figur 1.

For virksomhederne er det en stor omstilling at udvikle og udnytte mulighederne i ’smarte’ produkter og digitale tvillinger. Det er et andet sæt af kompetencer, andre forretningsmodeller, men vigtigst kræver det et ganske andet mindset.

”Fremstillingsindustrien bliver nødt til delvist at blive en softwareindustri,” siger Kaj Grønbæk, professor ved Institut for Datalogi på Aarhus Universitet, og uddyber: 

”Mange industrivirksomheder er vant til, at det produkt, de putter ned i en papkasse, er fuldstændigt færdigt, når de leverer det. Nu skal de vænne sig til en ny måde at tænke på, fordi de vil blive ved at have kontakt med deres produkter og følge produkterne i hele deres levetid.”

Kaj Grønbæk peger på, at ’smarte’ produkter også udmærker sig ved, at deres funktioner kan udbygges, individualiseres og forbedres gennem apps og opdateringer af software, længe efter at det fysiske produkt er blevet leveret. 

Ligesom Peter Gorm Larsen er Kaj Grønbæk tovholder på et af de mange forsknings- og udviklingsprojekter, der er i gang som en del af MADE, det store program, der har som overordnet ambition at gøre danske fremstillingsvirksomheder konkurrencedygtige til fremtiden. Se tekstboks. 

Kaj Grønbæks forskning handler bl.a. om at gøre den digital tvilling for et produkt umiddelbart forståelig og tilgængelig ved hjælp af augmented reality, ude i den kontekst, hvor produktet anvendes. Her bruger man typisk et sæt briller, der gør det muligt at se en genstand, samtidig med at brillerne overlejrer et lag af digitale informationer i synsfeltet.

Kigger man på en installation med forskellige produkter og sensorer, vil man med augmented reality direkte kunne se data fra de forskellige målepunkter ovenpå selve målepunktet, og man vil kunne modtage instrukser om, hvordan man kan justere eller reparere det enkelte produkt eller hele installationen, hvis produkterne spiller sammen i et økosystem.

Augmented reality betyder så at sige, at mennesker udstyres med en ny sans, der gør, at vi direkte kan se de digitale data, der registreres i vores omgivelser. Den digitale tvilling bliver altså synlig sammen med den fysiske tvilling, og vi kan gå i et direkte samspil med den.