Digitalisering av industrien for å øke bærekraft og produktivitet

Disse fremskrittene har ført til utvikling av cyber-fysiske systemer, ansett som et høydepunkt innen produksjon og forbrukertjenester. Videre har fremskritt som 5G og Taktilt Internett forbedret kommunikasjonsevnen betydelig. Det digitale tvillingkonseptet har raskt utviklet seg fra teori til anvendelse, og har betydelig innvirkning på operasjonell effektivitet, utslippsreduksjon og innovasjon i forretningsmodeller. Men hva er det egentlig? En digital tvilling er en virtuell kopi av en fysisk ressurs, prosess eller system som kan brukes til avansert design, drift og vedlikehold. I den maritime industrien brukes digitale tvillinger til å styre livssyklusen til fartøyer, fra designfasen til konstruksjon, drift og eventuell pensjonering. For eksempel har det norske forskningsfartøyet Gunnerus en digital tvilling som muliggjør datautveksling mellom ulike delsystemer, moduler og ulike applikasjoner. Den gir en integrert oversikt over skipets ulike fysiske og atferdsmessige aspekter i ulike stadier, og tillater samtidig optimalisering av funksjonelle ytelseskrav.

Maritim skipsfart, anerkjent som en kompleks industrisektor med flere interessenter, kan tjene på å ta i bruk digital servisering for å øke verdileveringen, etablere konkurransefortrinn og fremme bærekraftig praksis. Ikke desto mindre er det fortsatt en uklar forståelse av faktorene som enten letter eller hindrer implementeringen av disse forretningsmodellene innenfor denne spesielle sektoren.

For å løse dette problemet, gjennomføres en studie med sikte på å kartlegge muligheter for bærekraftig verdiskaping som er tilgjengelig gjennom integrering av digitale tvilling-systemer i den maritime sektoren. Det kan oppmuntre industrien til å bryte tradisjonelle grenser og ta i bruk en enhetlig tilnærming for å utnytte digitalisering for økt bærekraft, produktivitet, og innovasjon.

Undersøkelsen «How Intelligent Data Models Can Shape Your Business?» ble gjennomført for å samle inn innsikt fra sentrale interessenter innen den maritime næringen. Den ble distribuert elektronisk ved hjelp av Nettskjema-plattformen. Den tiltenkte målgruppen omfattet personer fra fire sektorer av maritim industri: rederier, skipsdesign, utstyrsleverandører og verft. Gruppene inkluderer eksperter, så vel som lederskap og spesialister innen digitaliseringsdomenet. Et spørreskjema ble utformet for å samle inn både kvantitative og kvalitative data. Det inkluderte flervalgsspørsmål, skalerte vurderingsspørsmål og åpne spørsmål for å sikre en helhetlig forståelse av deltakernes syn på virkningen av integrerte digitale tvillingsystemer i maritim sektor. 

Undersøkelsesresultatene ble brukt til å identifisere sentrale trender, utfordringer og muligheter knyttet til integreringen av Digital Twins i den maritime industrien. Resultatene brytes ned i henhold til deltema.

RESPONDENTINFORMASJON

Spørsmål 1: Vennligst spesifiser din rolle i den maritime industrien. 

Basert på de oppgitte dataene for respondentenes roller i den maritime næringen, kan vi observere følgende fordeling: Redere: 7, som utgjør 30,4 % av det totale deltakerantall; Skipsdesignere: 3, som utgjør 13 %; Utstyrsleverandører: 9, som utgjør 39,1%; Verft: 4, som utgjør 17,4 % av det totale deltakerantallet. Dataene viser altså en betydelig representasjon fra utstyrsleverandører, etterfulgt av redere og verft, med en mindre prosentandel.

Spørsmål 2: Mange års erfaring i maritim industri.

I tillegg har det blitt stilt spørsmål om erfaring i den maritime industrien, her er oversikten over respondentenes svar (Figur 1):

Dataene indikerer at de fleste respondentene, 65,2 %, har mer enn 20 års erfaring, mens mindre prosentandeler av respondentene har 11-20 år (17,4 %) og 6-10 års (13 %) erfaring. Bare en liten del av respondentene, 4,3 %, har mindre enn fem års erfaring.

ADOPTION OF DIGITAL TWIN 

Spørsmål 3: Kunnskap om digital tvilling for maritim industri

Dataene indikerer at de fleste respondentene, 39 %, er godt kjent med konseptet digital tvilling.

Spørsmål 4: Vurdere å bruke digitale tvillinger. 

De fleste respondentene, 69,6 %, vurderer implementering av digital tvilling (Figur 2).

Spørsmål 6: Forventede utfordringer ved å ta i bruk integrert digital tvilling.

Følgende fordeler eller barrierer forventes når du tar i bruk DT (Figur 3):

Dataene antyder at prediktivt vedlikehold (16 %), forbedret driftseffektivitet gjennom sanntidsdataanalyse og design (17 %). Ingeniøroptimalisering (18 %) vil være det mest fordelaktige for interessenter på grunn av implementering av DT-plattformen.

Når det gjelder trusler og barrierer, ble det antydet at høy implementeringskompleksitet (73,9 %) og integrasjon av ulike simulerings- og datakilder (73,9 %) anses som de viktigste utfordringene. I tillegg oppfattes bekymringer om dataeierskap og integritet (60,9 %), samt tilgjengeligheten av en dyktig arbeidsstyrke (52,2 %) og teknisk kompatibilitet med eksisterende systemer (52,2), som bemerkelsesverdige barrierer.

VERDISKAPINGSMULIGHETER

Spørsmål 7: Hvilke endringer i forretningsmodellen kan bringe den integrerte digitale tvillingen til din organisasjon?

Flertallet av respondentene oppga at utviklet plattform kan muliggjøre generering av en inntektsstrøm i driftsfasen, demonstrere verdiøkende fordeler for kundene og muliggjøre en mer effektiv verdistrøm. Likevel understreker bedrifter for tiden i stor grad økte kostnader og ressursbruk. Et positivt bidrag kan være å styrke relasjoner gjennom hele verdikjeden ved å styrke kommunikasjonen og samarbeidet mellom interessenter for å øke lønnsomheten. 

Spørsmål 8: Hvordan tror du at digitale tvillinger kan bidra til forretningsmodell strukturelle endringer? 

Basert på dataene som er gitt, her er den oppfattede effekten av digitale tvillinger på ulike aspekter, vist i figur 4:

Figur 4 viser at ifølge respondentenes estimering vil flertallet av elementene ha moderat innvirkning, inkludert kostnadsstruktur, inntektsstrømmer, kunderelasjoner, verdileveringsprosesser, partnerskap og behov for nye ressurser og kompetanse. De fremhever at elementer, som nye produktmuligheter, vil ha en betydelig innvirkning på grunn av DT. Derfor vil ny teknologi gi nye muligheter til å tilby verdier på. Når det gjelder verdileveringsprosessen vil den ha mindre innvirkning på strukturendringer, og dermed vil infrastrukturen ha en mindre transformasjon, ifølge respondentene. Samme svar rapporteres innenfor deltakergruppene i figur 5.

Spørsmål 9: Generelt, i hvilken grad kan den integrerte digitale tvillingplattformen bidra til verdiskaping i din bedrift? (Hvor 10 er maksimal effekt)

Basert på dataene som er oppgitt, tyder gjennomsnittskarakteren på 5,78 (10 maks) og medianen på 6 at respondentene i gjennomsnitt oppfatter at Integrated Digital Twin-plattformen i moderat grad kan bidra til økt verdiskaping i undersøkelsens bedrifter.

BÆREKRAFTIG YTELSE OG OPTIMALISERING

Spørsmål 10: Etter din mening, hvordan bidrar introduksjonen av digitale tvilling plattformen til optimalisering av fartøysytelse, effektivitet og bærekraft?

Dataene antyder at sanntids ytelsesovervåking og analyse (82,6 %), samt ettermonteringsmuligheter (73,9 %), anses å ha størst innvirkning, etterfulgt av optimalisering av fartøyers utstyr gjennom prediktivt vedlikehold (65,2 %). Andre nevnte aspekter, som økt drivstoffeffektivitet (52,2 %), forbedret reiseplanlegging (52,2 %) og sikring av dataintegritet og sikkerhet (26,1 %), er også anerkjent som viktige bidrag fra digitale tvilling plattformen (Figur 6).

Spørsmål 11: Hvordan oppfatter du potensialet ved ettermontering av eksisterende fartøy med bruk av digital tvilling? (Hvor 10 er maks). 

Ifølge analysen tyder gjennomsnittskarakteren på 5,61 (10 maks) og medianen på 6 at respondentene i gjennomsnitt oppfatter at bruken av digital tvilling har potensial til å moderat forlenge eksisterende fartøys livssyklus gjennom ettermontering.

DATASTANDARDER, INTEROPERABILITET OG SIKKERHET

Spørsmål 12: Hva slags dataeierskap og integritetsproblemer ser du på som de mest relevante?

Figur 7 fremhever betydningen av å beskytte sensitive fartøysdata mot uautorisert tilgang (60,9 %) og cybersikkerhetstrusler (65,2 %), samt å beskytte åndsverk knyttet til data (56,5 %) og viktigheten av å løse dataeierskapstvister (52,2 %). I tillegg er det å opprettholde datanøyaktighet og konsistens gjennom fartøyets livssyklus (47,8 %) og sikre overholdelse av personvernforskrifter (30,4 %) anerkjent som betydelige bekymringer blant respondentene.

Spørsmål 13: Hvor viktig er det å adressere dataeierskap, integritet og sikkerhet mot cyber- og fysiske trusler i sammenheng med digital tvilling? (Hvor 10 er mest kritisk).

Gjennomsnittlig vurdering på 7,65 og medianen på 9 antyder at respondentene anser det som svært kritisk å ta opp dataeierskap, integritet og sikkerhet mot cyber- og fysiske trusler i forbindelse med implementering av digital tvillingordning.

FREMTIDSPERSPEKTIVER

Spørsmål 14: Hvordan forutser du at bruken av digitale tvillinger vil påvirke relasjoner innenfor den maritime industriens forsyningskjede?

Figur 8 viser følgende: respondentene mener at bruken av digitale tvillinger sannsynligvis vil ha en betydelig innvirkning på å styrke samarbeid og informasjonsdeling (69,6 %) blant interessenter i den maritime næringens forsyningskjede. I tillegg indikerer dataene at det er en forventning om økt åpenhet, sporbarhet (47,8 %) og sanntidskommunikasjon og datautveksling (56,5 %), noe som fremmer mer integrerte og bærekraftige praksiser i forsyningskjeden (43,5 %). Imidlertid forventer færre respondenter effektivisering av anskaffelses- og logistikkoperasjoner (26,1 %) som et resultat av bruken av digital tvilling.

Spørsmål 15: Hvordan ser du på at konseptet digital tvilling utvikler og påvirker bærekraftig praksis og verdikjeder i den maritime industrien i løpet av de neste 5-10 årene? Eller noen ytterligere kommentarer eller innsikt du vil dele?

Kommentarene som ble gitt, var følgende:

Rederier: Konseptet med digital tvilling vil være svært viktig for å redusere utslippene fra den maritime industrien de neste 5-10 årene. Det har et stort potensial, men respondentene er usikre på om det vil bli utviklet modeller for eksisterende fartøy: «I nye byggeprosjekter er dette et must». Generelt er redere svært usikre på hvor stor innvirkning digital tvilling vil ha i den maritime industrien: «Det er fortsatt vanskelig å si – det vil være veldig fragmentert».

Utstyrsleverandører: “Digital tvilling vil realisere potensialet i den stadig økende kompleksiteten i komponentene man produserer for systemene som er viktige for velferd. Likevel er den maritime industrien konservativ og ikke datadrevet i sin designtilnærming». Digital tvilling vil påvirke bærekraftig praksis, men ikke vesentlig. Energieffektivitet er viktig. Det ville vært fantastisk å få litt informasjon om digital tvilling på et landbasert akvakulturanlegg. Det er et stort potensial for å redusere energiforbruket hvis man har all relevant data tilgjengelig. Når rederne ser de ulike fordelene med hensyn til å spare penger, vil implementeringen øke. Finner vi ikke gode nok forretningsmodeller til å overbevise rederne, vil implementeringen ta litt tid.

Skipsdesigner:  Deling og eierskap av data til DT vil være avgjørende for å muliggjøre en mer effektiv verdistrøm. I teorien er det mange interessante fordeler med en digital tvilling, men som designer ser man flere utfordringer. For det første må den digitale tvillingen fullføres av verftet, siden designeren ikke er i stand til å fullføre den over et design- og ingeniørnivå. Verftet kjøper utstyr og monterer det, de er de eneste som kan fullføre modellen og forsikre at den er riktig. Ytterligere utfordringer: IP-konflikter; lekkasje av selskapets konfidensielle informasjon; konkurransekonflikter; arbeide intensivt for å sikre fullstendighet; ansvar for riktig tvilling; vedlikehold av riktig tvilling, hvem vil gjøre, hvem som er ansvarlig; vil sluttbrukeren (skipseieren) være villig til å betale ekstra for det; er det i det hele tatt mulig å lage en helt korrekt tvilling, noe som gir tilstrekkelig selvtillit til å bruke den nok.

Verft: «Digital tvilling kan ha stor innvirkning hvis det gjøres riktig».

For å oppsummere, viser resultatene av undersøkelsen at samtidig som det er en anerkjennelse av fordelene med digitale tvillinger, er det også bekymringer vedrørende utfordringene, som dataeierskap, fullstendighet, ansvar og utvikling av forretningsmodeller. Videre nevnes den konservative karakteren til den maritime næringen som en mulig hindring for utbredt bruk av digitale tvillinger. Til tross for disse utfordringene er det en erkjennelse av det betydelige potensialet til digitale tvillinger for å redusere utslipp, forbedre energieffektiviteten og realisere det fulle potensialet til komplekse maritime systemer.

Derfor har vi et godt potensial for vekst og innovasjonsevne gjennom samarbeid mellom næringsliv, akademia og myndigheter, slik at mangler lettere kan avdekkes.