NA POMEZÍ REÁLNÉHO A DIGITÁLNÍHO SVĚTA

Průlomová vlna průmyslového metaversa

Autor: Siemens, s.r.o. 

Někteří popisují metaversum jako další iteraci internetu – virtuální svět, který je stále online; svět, kde se lidé mohou potkávat, pracovat, hrát a nakupovat. Metaversum je tedy částí universa, která stojí mezi reálným světem a digitálním světem. Spíše ale než jako mezičlánek je potřeba ho chápat jako spojovací most. Člověk nacházející se v metaversu bude téměř doslova jednou nohou v realitě a druhou nohou v digitálním prostředí, čili v paralelním světě, kde má stále více reálných objektů svůj digitální otisk – své digitální dvojče.

Průmyslové metaversum je jednou z poměrně reálných a rychle se rozvíjejících částí obecného metaversa. Jaké příležitosti a benefity může přinést celému průmyslovému sektoru, se dá již dnes docela dobře předpovědět, protože v současnosti už běžně využíváme mnoho technologií, které budou metaversum definovat. K těm hlavním pochopitelně patří 5G, umělá inteligence (AI), tzv. edge /cloud technologie a na závěr to hlavní – digitální dvojčata.

Metaversum umožňuje lidem překlenout hranice mezi fyzickým a virtuálním světem. V tomto případě jednoznačně platí, že 1 + 1 je mnohem více než 2. Protože když spojíme reálný svět s digitálním, reálný svět může začít fungovat mnohem lépe. Dá se v něm dosáhnout zcela nových úrovní produktivity a udržitelnosti. Spojením těchto dvou světů můžeme bez nadsázky zcela změnit způsob, jakým žijeme.

Digitální dvojčata v průmyslu

Technologie digitálních dvojčat je na světě již více než 10 let a po celou tu dobu pomáhá firmám napříč všemi průmyslovými sektory být produktivnější a fungovat udržitelným způsobem. Na digitální dvojčata ve výrobním a zpracovatelském průmyslu jsou však kladeny velmi náročné požadavky. Na rozdíl od ostatních aplikací třeba v herním a zábavním průmyslu musejí věrně respektovat všechny fyzikální zákony. Nejenom že musejí vypadat jako skutečné (fyzické) věci, ale také se musejí chovat jako skutečné věci. Průmyslová digitální dvojčata reprezentují konkrétní reálné funkce a chování systému ve skutečném světě. Například, jak se bude daný produkt chovat, když s ním zatřeseme nebo ho zahřejeme? Nebo když do něj implementujeme tento konkrétní software? Digitální dvojče musí být schopno vám na to pravdivě odpovědět.

Začalo to hrou

Prvním, kdo začal s vytvářením digitálních světů, které buďto měly kopírovat reálný svět, anebo ho „vylepšovat“, případně úplně měnit, byl herní průmysl. První počítačová hra s názvem „Habitat“, která pracovala s avatary vyvíjejícími se ve virtuálním světě, přišla na trh již v roce 1985. Fenoménem, který patrně zasáhl a výrazně ovlivnil většinu dnešních třicátníků, byli „The Sims“ z roku 2000.

Krátce po této dětské hře, kde šlo o simulace v zásadě běžného života, přišla na trh další počítačová hra – „Second Life“ (2003). Tady už jde o vytváření třírozměrného virtuálního světa se vším všudy. Jen za prvních pět let se do tohoto světa registrovalo více než 12 milionů obyvatel, kteří v této fiktivní ekonomice utráceli v přepočtu okolo 30 milionů Kč denně. Kdy se to samé začne dít i ve světě reálného byznysu, bylo jen otázkou času.

Řešení problémů v průmyslovém metaversu

Představme si situaci, že nějaká továrna nadnárodního koncernu umístěná v Číně začne zpomalovat výrobu. Každý den je na výstupu z výroby o něco méně komponent. Propad není nijak dramatický, nicméně v delším časovém horizontu již může znamenat značné finanční ztráty. Místní tým nezaznamenal žádnou poruchu, nikdo není schopen odhalit příčinu. Pomoc musí přijít zvenčí.

Poněvadž příčina současných problémů může být doslova kdekoliv, je potřeba, aby ji hledal široký tým specialistů na různé oblasti, lidí přímo z provozu a také lidí, kteří mají zkušenosti s podobným prostředím někde jinde. Každý z nich rozumí trochu něčemu jinému, to znamená, že ho zajímá pohled na situaci v továrně z jiné perspektivy. Jelikož každý pochází z jiného koutu světa, zorganizovat takovou hloubkovou inspekci přímo na místě by bylo v podstatě nemožné. V metaversu to ale není vůbec žádný problém.

I když každý z pozvaných zůstane v pohodlí své kanceláře, společně se v jednom okamžiku ocitnou v digitálním dvojčeti továrny, které je jejím dokonalým zrcadlovým obrazem. Zrcadlí nejen to, jak jednotlivé věci v továrně vypadají, ale také přesně to, co se tam skutečně děje v reálném čase. Tým začne hledat problém nejdřív ve virtuálním světě – v digitálním dvojčeti. Každý z účastníků si může zoomovat dovnitř a ven, pohybovat okolními předměty a všichni společně se cítí tak, jako by teď opravdu byli ve skutečné továrně v Číně. Celkový dojem umocňuje i fotorealistická vizualizace.

Protože ani teď není nikdo schopen rozpoznat žádnou konkrétní závadu, tým se rozhodne cestovat v metaversu zpět v čase až do okamžiku, kdy továrna plnila plán. Co se od té doby změnilo? Jaký je rozdíl mezi „tehdy“ a „teď“? S detailním porovnáním pomůže umělá inteligence, která odhalí závadu na jednom robotu, který je součástí plnicí linky. Tato závada je ale velmi skrytá, proto ji dosud nikdo nedokázal odhalit. Spočívá v tom, že tento robot vynechal poslední aktualizaci softwaru, a v důsledku toho není synchronizovaný. Jinými slovy, nepodává díly tak, jak má, a tehdy, když má.

Přichází čas to napravit. Software se aktualizuje nejdříve v digitálním dvojčeti a virtuální problémový robot okamžitě zrychlí a začne pracovat plně synchronizovaně. Tato změna se velmi rychle projeví také na výstupu z této montážní linky. A v konečném součtu se výkon továrny opět dostává na svou normu. Jedním stručným pokynem přímo do Číny se aktualizuje software skutečného robotu ve skutečné továrně a problém je vyřešen. To je okamžik, kdy reálný svět naopak začíná zrcadlit digitální dvojče, a smyčka mezi reálným světem a digitálním světem se uzavírá.

Několik konkrétních příkladů, které mají jednu věc společnou – spojují reálný a virtuální svět

V Berlíně využívají digitální dvojčata k vytvoření městské části, která bude stoprocentně CO2 neutrální a stoprocentně bezbariérová. Nazývá se Siemensstadt Square. Tento projekt vzniká ve spolupráci Siemens s partnerem Bentley Systems. Hlavní částí tohoto projektu je vytvoření holistického digitálního dvojčete. Toto dvojče ovšem zdaleka nepracuje pouze s daty, která generují jednotlivé budovy a infrastruktura v ulicích, ale také se zaměřuje na řízení a spotřebu energií v dopravě. Hlavní efekt se ale projeví až po určité době, co tuto čtvrť začnou obývat lidé. Jakmile se nashromáždí dostatek dat, začne se sama optimalizovat a každým dnem tak bude nejen efektivnější z hospodářského hlediska, ale také lepší a příjemnější pro život.

V Londýně Siemens garantuje až stoprocentní technickou funkčnost železniční trasy Thameslink. V rámci nasazení řešení prediktivní údržby se zde z vozidel nasbírá devět milionů provozních datových bodů týdně. S pomocí AI pak lze velmi přesně předpovědět, kdy může dojít k poruše té které součásti. Jednotlivé komponenty se pak servisují s dostatečným předstihem, aby se eliminovalo riziko, že k předvídané poruše skutečně dojde. Výsledek hovoří za vše: téměř žádná zpoždění a mnohem vyšší spokojenost zákazníků.

V Nankingu Siemens vybudoval plně digitalizovanou továrnu. Dokonce ještě před tím, než se začal míchat první beton, celý provoz továrny byl nasimulován prostřednictvím digitálního dvojčete. Při virtuální prohlídce byl odhalen stroj na nanášení nátěrových hmot bez patřičné ventilace. V reálném světě by únik par z tohoto stroje způsobil spoustu nepříjemností. Ve virtuálním světě se vše vyřešilo pouhými pár tahy myší. A jaké skutečné výhody přinesla plně digitální realizace továrny?

Průmyslové metaversum jako místo nekonečných možností

Smyslem průmyslového metaversa samozřejmě není pouze pomáhat řešit problémy z fyzického světa a opravovat věci, když se porouchají. Jeho potenciál je mnohem větší. Bude to prostor, kde si návrháři, konstruktéři, technici, vedoucí výroby, zkrátka všichni budou moci virtuálně zkoušet různá dílčí vylepšení, ale i zcela nové nápady. Co se osvědčí, následně ovlivní skutečný produkt a skutečnou výrobu.

S digitálním dvojčetem ale nebudou pracovat jenom lidé. V metaversu budou pracovat také roboty vybavené umělou inteligencí – samostatně a v režimu 24/7. I ony budou přicházet s návrhy, jak dělat věci lépe. Průmyslové metaversum tedy bude prostorem, který umožní zavádět lepší inovace rychleji. Jeho potenciál transformovat světové ekonomiky a celá průmyslová odvětví je nevyčíslitelný.

Kdo vytvoří průmyslové metaversum?

Průmyslové metaversum bude společným dílem společností Siemens a NVIDIA, které na konci letošního června ohlásily novou formu partnerství, jehož cílem není nic menšího než transformovat celý výrobní průmysl díky možnosti spolupracovat ve fyzikálně věrném virtuálním prostředí na optimalizaci návrhu, výroby a užívání průmyslových produktů.

V první fázi spolupráce hodlají propojit otevřenou digitální platformu Siemens Xcelerator pro průmyslové aplikace a platformu NVIDIA Omniverse™ pro spolupráci na 3D návrhu a simulacích. Vytvoří tak průmyslové metaversum s digitálními modely Siemens na bázi fyzikálních principů a umělé inteligence NVIDIA, díky čemuž se budou firmy moci rozhodovat mnohem rychleji a kvalifikovaněji.

Tvůrci průmyslového metaversa ale v žádném případě nebudou pouze tyto dvě firmy. Metaversum poroste a jeho možnosti a přidaná hodnota se budou se zvyšovat společně s tím, jak budou přibývat počty jeho uživatelů. Je to stejné jako v případě internetu. Tvůrci průmyslového metaversa se tedy můžeme stát doslova my všichni.