Jak využít lidskou a umělou inteligenci s digitálními dvojčaty

Obrázek 1: Digitální dvojče může být obohaceno o umělou inteligenci (AI) a inteligentní uživatelská rozhraní, jako je rozšířená realita (XR), která zahrnuje obohacenou realitu (AR) a virtuální realitu (VR). Obrázek poskytla společnost SAS a IIC Obrázek 1: Digitální dvojče může být obohaceno o umělou inteligenci (AI) a inteligentní uživatelská rozhraní, jako je rozšířená realita (XR), která zahrnuje obohacenou realitu (AR) a virtuální realitu (VR). Obrázek poskytla společnost SAS a IIC

Průmyslový internet věcí (IIoT), umělá inteligence (AI) a technologie uživatelského rozhraní, jako je rozšířená realita a virtuální realita, mohou zlepšit formu a funkci digitálních dvojčat při zdokonalování školení, provozu a výsledků.

Lidská inteligence vytváří a udržuje složité systémy od samotných počátků civilizací. V moderní době se objevila digitální dvojčata, která pomáhají při provozu složitých systémů a zlepšují jejich technické řešení a výrobní parametry. Umělá inteligence (AI) a rozšířená realita (XR) – včetně obohacené reality (AR) a virtuální reality (VR) – se staly nástroji, které mohou pomoci řídit provoz složitých systémů. Digitální dvojčata lze vylepšit pomocí umělé inteligence a nové technologie uživatelského rozhraní (UI), jako je XR, mohou zlepšit schopnost lidí spravovat složité systémy prostřednictvím digitálních dvojčat.

Digitální dvojčata mohou spojit člověka a umělou inteligenci a vyprodukovat něco mnohem většího tím, že vytvoří použitelnou reprezentaci složitých systémů. Koncoví uživatelé se nemusejí starat o vzorce, které jsou součástí strojového učení (ML), prediktivního modelování a systémů umělé inteligence, ale mohou využít jejich sílu jako rozšíření vlastních znalostí a schopností. Digitální dvojčata v kombinaci s rozšířenou realitou, virtuální realitou a souvisejícími technologiemi poskytují rámec pro celkově inteligentní rozhodování v každodenním provozu, jak je znázorněno na obrázku 1.

Co je potřeba k vytvoření digitálního dvojčete a jeho zásobování daty?

Provoz fyzického dvojčete lze digitalizovat pomocí senzorů, kamer a dalších podobných zařízení, ale tyto digitální toky nejsou jedinými zdroji dat, které mohou digitální dvojče daty zásobovat. Kromě datových toků mohou digitální dvojče informovat i nahromaděná historická data. Relevantní údaje mohou zahrnovat i údaje, které nejsou generovány samotným výrobním prostředkem, například údaje o počasí a hospodářském cyklu. Kontext digitálního dvojčete mohou podpořit také výkresy CAD a další dokumentace. Umělá inteligence a další analytické modely mohou přijímat nezpracovaná data a zpracovávat je do podoby, která pomáhá lidem porozumět systému.

Umělá inteligence může také inteligentně vybírat obsah jménem uživatele. Takové vedení by mohli uživatelé uvítat, protože uživatelská vstupní zařízení se velmi liší od typické klávesnice a myši. Jak je znázorněno v pravém horním rohu obrázku 1, lidé mohou systém vnímat jako inteligentní realitu – technologicky vylepšenou realitu, která může napomáhat jejich poznávání a úsudku.

Na základě plánu na obrázku 1 je možné vytvořit digitální dvojčata, která využívají technologie umělé inteligence a reality k dosažení provozních výhod. Pomocí zde popsaných technik lze vylepšit libovolný počet provozů.

Například v článku „Augmented Reality (AR) Predictive Maintenance System with Artificial Intelligence (AI) for Industrial Mobile Robot“ je podrobně popsáno, jak lze pomocí modelu strojového učení klasifikovat stav motoru robotu, který lze následně prezentovat pracovníkům závodu pomocí rozšířené reality. Tento článek aplikuje koncepty plánu na správu závodu poté, co se nejprve podrobně seznámí s jednotlivými koncepty. Zatímco různé datové toky dospívají ke svým závěrům v lidském vnímání, výchozím bodem digitálního dvojčete pro uživatele je způsob jeho vnímání. Výchozím bodem tohoto zkoumání jsou tedy uživatelská rozhraní pro digitální dvojčata, po nichž následuje diskuse o umělé inteligenci.

Lidská realita digitálních dvojčat

Lidé pracují s daty a jejich vizualizací již dlouho, počínaje vynálezem čárových, sloupcových a kruhových grafů Williamem Playfairem na konci 17. století. Digitální dvojčata mohou prezentovat data v takto známých formách, nicméně tradice konce 18. století by neměly omezovat sílu digitálních dvojčat.

Při použití mobilních technologií, jako jsou tablety, chytré telefony a náhlavní soupravy AR, se digitální realita překrývá s fyzickou realitou do jednoho pohledu. Náhlavní soupravy rozšířené reality jsou pro tento případ použití zřejmou volbou, ale ne jedinou. Tradiční rozhraní vykreslující 3D modely umožňují pracovníkům využívat také digitální dvojčata.

Prvním krokem, pokud zvažujeme vytvoření inteligentní reality pro digitální dvojčata, je pochopit možnosti vizualizace dat v celém spektru uživatelských rozhraní (UI). Dále je zvažován přístup k integraci tvorby přehledů, který může zprovoznit analytiku a umělou inteligenci, aniž by vyžadoval nové hardwarové paradigma, jako je náhlavní souprava AR. Náhlavní soupravy rozšířené reality mají potenciál být přínosem pro provoz, ale pouze v případě, že aplikace budou úspěšně navrženy s ohledem na použitelnost, což je další aspekt. Dále nastíníme, jak vytvořit rozhraní digitálního dvojčete pro vzdálené odborníky.

Vizualizace výstupů digitálního dvojčete napříč spektrem uživatelských rozhraní

Ve zprávě společnosti Cap Gemini „Augmented and Virtual Reality in Operations“ vyzval Jan Pflueger z kompetenčního centra pro AR/VR společnosti Audi k tomu, aby se projekty v oblasti reality orientovaly především na obchod.

„Nejprve se zaměřte na případ použití, nikoli na samotnou technologii. Po identifikaci případu použití se soustřeďte na zpracování informací a dat, abyste mohli technologii poskytnout správné informace.“

Zvažte pět technologických přístupů k vykreslování digitálních dvojčat a jejich příslušné možnosti. Jedná se o tradiční stolní počítač, chytrý telefon nebo tablet, monoklovou rozšířenou realitu, stereoskopickou rozšířenou realitu včetně zařízení pro smíšenou realitu (MR) a pohlcující virtuální realitu. V internetové verzi tohoto článku naleznete tabulku pro srovnání.

V rámci každé třídy zařízení se schopnosti liší a tyto rozdíly mohou ovlivnit životaschopnost produktu pro různé případy použití. To platí zejména pro náhlavní soupravy rozšířené reality. Rozlišení displeje, zorné pole a výpočetní výkon se u jednotlivých produktů liší. Pohodlí a praktičnost může navíc ovlivnit rozhodnutí, zda budou baterie a výpočetní jednotky umístěny na náhlavní soupravě nebo na samostatném připojeném modulu. Jednou z praktických otázek týkajících se náhlavních souprav rozšířené reality je jejich integrace s pracovním oděvem a uniformami, které se vyžadují například v čistých prostorách nebo při zpracování potravin.

CTL2010 MAG1 TU IIC cp SAS AI DigitalTwins fig4 Visual analyticsObrázek 2: Použití softwaru SAS Visual Analytics a Autodesk Forge může umožnit integraci systému. V tomto příkladu je aplikace Autodesk Forge integrována do rozhraní pro tvorbu přehledů v aplikaci SAS Visual Analytics.

Tvorba přehledů v kontextu digitálního dvojčete

V případě existence interaktivní vizuální analytické aplikace lze vytvářet přehledy inteligentní reality s integrovanými 3D modely, jak je tomu na obrázku 2. Digitální dvojče představuje vlastní vizualizaci, která může interagovat s ostatními objekty v přehledu, včetně zobrazení dat v tabulce nebo grafu. Tento přístup k vizualizaci dodržuje dlouholeté tradice prezentace dat, aniž by vyžadoval nový hardware nad rámec běžného stolního počítače. Uživatelské rozhraní je zobrazeno na typickém počítači s myší a klávesnicí. Uživatelé nepotřebují k využívání výkonu digitálního dvojčete žádné další školení.

Michael Thomas je vedoucí systémový architekt, Brad Klenz je významný systémový architekt a Prairie Rose Goodwinová je vedoucí vývojářka produktů ve společnosti SAS Institute, která je členem sdružení Industrial Internet Consortium (IIC). Sdružení IIC je obsahovým partnerem vydavatelství Control Engineering. Upravil Mark T. Hoske, obsahový ředitel, Control Engineering, CFE Media, Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript..

Control Engineering Česko

Control Engineering Česko je přední časopis o průmyslové automatizaci. Je vydáván v licenci amerického Control Engineering, které poskytuje novinky z této oblasti více než 60 let.

www.controlengcesko.com