“15 jaar geleden kon – gechar­geerd gezegd – iedereen een auto ontwik­kelen, met een mooi ontwerp, aandrijf­lijn en andere onder­delen”, zegt Giacomo Margi­otta-Mills, Trans­porta­tion & Mobility Industry Director for Northern Europe bij Dassault Systemes. “Tegen­woordig is dat heel anders. We kijken als consu­menten steeds meer naar mobili­teit, terwijl auto’s aan veel meer techni­sche en wette­lijke eisen moeten voldoen. Boven­dien veran­deren de wette­lijke eisen steeds sneller. Als gevolg daarvan moet de auto-industrie heel anders gaan werken waarbij virtual twins van producten en processen een absolute hoofdrol spelen.”

De auto-industrie is bezig met een digitale revolutie van ongekende omvang, stelt Margi­otta-Mills. Hierbij spelen techno­lo­gieën als virtual twins een cruciale rol. Deze digitale repli​ca’s bieden autofa­bri­kanten namelijk een alles­om­vat­tend systeem om de innovatie te versnellen, complexi­teit te beheersen en processen te optima­li­seren. Virtual twins hebben hierbij niet alleen betrek­king op producten of bijvoor­beeld compo­nenten, maar ook op bedrijfs­pro­cessen en de hele supply chain. Door voertuigen en hun compo­nenten modulair te ontwik­kelen, supply chains digitaal te beheren en de volle­dige levens­cy­clus van een voertuig – van R&D tot feite­lijk gebruik – te simuleren en te verbe­teren, trans­for­meren virtual twins de manier waarop auto’s worden bedacht, gebouwd en gebruikt.

Zeker nu voertuigen meer en meer elektrisch, autonoom en verbonden worden, is de snelheid waarmee bedrijven innoveren steeds belang­rijker geworden. Een tradi­ti­o­nele autofa­bri­kant lukt dat vaak niet of nauwe­lijks. Een belang­rijke reden daarvoor is dat de teams die betrokken zijn bij de ontwerp‑, bouw- en gebruiks­fase vaak in afzon­der­lijke silo’s werken. Al die teams moeten juist digitaal met elkaar geïnte­greerd worden, waarbij iedereen op een en hetzelfde model van een compo­nent, module of zelfs het complete voertuig werkt. Virtual twins bieden de auto-industrie deze mogelijk­heid. “Alleen als iedereen met één ‘single source of truth’ werkt is men in staat om wendbaar en respon­sief te blijven in een snel veran­de­rende markt”, vertelt Margiotta-Mills.

Modulair ontwikkelen

De veran­de­rende markt was voor Volvo Cars de reden om het gebruik van Dassault Systèmes’ 3DEXPE­RIENCE-platform drastisch uit te breiden. Hierbij groeit men door het gebruik van verschil­lende softw­are­ap­pli­ca­ties voor bijvoor­beeld het ontwerpen van mecha­ni­sche compo­nenten, elektri­sche bedra­ding en derge­lijke naar één geïnte­greerd virtueel model van een voertuig. Daarbij kijkt men dus niet zozeer meer naar indivi­duele compo­nenten maar veel meer naar het ‘system of systems’, zoals Margi­otta-Mills het noemt. Daarmee bedoelt hij dat iedere compo­nent als een virtueel model beschik­baar is en dat al deze virtuele modellen samen weer een overkoe­pe­lend maar volledig geïnte­greerd virtueel model van subsys­temen en uitein­de­lijk het volle­dige voertuig vormen. En daar blijft het niet bij, meent Margi­otta-Mills. “In de industrie is het werken met virtual twins steeds meer opgang aan het vinden. Maar vaak kijkt men dan nog voorna­me­lijk naar de techniek. Wat ik zelf heel spannend vind is als we een bedrijf tegen­komen die dit nog veel verder doortrekt. Bijvoor­beeld naar de gebruiks­fase van het voertuig waarbij sensoren gebruiks­data naar het virtuele model sturen.”

Nog veel mooier is het als een bedrijf ook het sales & marke­ting-proces via virtual twins aanpakt, vindt hij. ”De virtual twin is een digitaal model van het voertuig. Dat model kun je ook uitste­kend gebruiken voor bijvoor­beeld het creëren van marke­ting­ma­te­riaal. Denk aan die fraaie 3D-modellen die je soms in reclames van auto’s tegenkomt.”

---

---

Of wat te denken van een product confi­gu­rator waarmee de klant een auto op basis van allerlei opties samen­stelt en dit in de vorm van een 3D-model online gevisu­a­li­seerd wordt. Dezelfde virtual twin die tijdens enginee­ring en bijvoor­beeld compli­ance werd gebruikt, kan ook worden ingezet voor dit soort toepas­singen. De innova­tie­snel­heid kan hiermee enorm omhoog omdat veel activi­teiten dan parallel in plaats van sequen­tieel kunnen worden aange­pakt. “Boven­dien”, zo stelt Margi­otta-Mills, “als een recla­me­bu­reau niet langer zelf een 3D-model van de auto hoeft te maken voor een coole animatie, scheelt dat natuur­lijk ook flink in de kosten.”

Wat Margi­otta-Mills bij fabri­kanten als Volvo Cars ziet is de opkomst van modulair ontwik­kelen. Volvo spreekt hierbij van een modulaire archi­tec­tuur die zij ‘Superset Tech Stack’ noemen. Andere fabri­kanten gebruiken weer andere termen. De belang­rijkste winst voor autofa­bri­kanten – en daar is de auto-industrie natuur­lijk niet uniek in; hetzelfde geldt voor veel andere branches binnen de industrie – is dat zij voertuigen niet langer als één geïnte­greerd systeem behoeven te ontwerpen. In plaats daarvan kunnen afzon­der­lijke modules worden ontworpen, zoals de elektri­sche aandrijf­lijn, batte­rij­ma­na­ge­ment­sys­temen, autonome rijtech­no­lo­gieën en infotain­ment­sys­temen, die ieder als een digitale tweeling worden gemodel­leerd en getest. Door duide­lijke inter­faces te creëren kunnen deze modules op tal van manieren met elkaar worden samen­ge­bouwd, zonder dat iedere keer het spreek­woor­de­lijke wiel moet worden uitgevonden.

Elke module wordt in detail ontworpen, gesimu­leerd en geopti­ma­li­seerd, met als resul­taat dat nieuwe techno­lo­gieën eenvou­diger kunnen worden geïnte­greerd. Dit maakt het bijvoor­beeld mogelijk om conflicten vroeg­tijdig te detec­teren. Dat kunnen techni­sche conflicten zijn, maar bijvoor­beeld ook techni­sche keuzes die wat wet- en regel­ge­ving betreft niet toege­staan zijn. Een virtual twin kan volgens Margi­otta-Mills dus ook heel goed worden ingezet om ontwerpen te toetsen aan wet- en regel­ge­ving in bepaalde geogra­fi­sche regio’s. 

“Simula­ties in een virtual twin detec­teren poten­tiële problemen al in een heel vroeg stadium. Doe je dat goed, dan kun je modules optimaal herbruik­baar maken. Hierdoor zijn ontwerpen op meerdere voertuig­mo­dellen toe te passen, waardoor de ontwik­ke­lings­kosten en ‑tijd drastisch afnemen. Hierdoor kun je als fabri­kant dus veel sneller reageren op markt­ver­an­de­ringen. Maar ook het invoeren van nieuwe innova­ties kan hierdoor aanzien­lijk versneld worden. “Je past een module aan, maar hoeft niet het volledig voertuig aan te passen. Of als gevolg daarvan andere modules aanpas­singen nodig hebben kun je via simula­ties al in een vroeg­tijdig stadium vaststellen.”

Virtual twins in de supply chain

De supply chain van de auto-industrie is een van de meest complexe ter wereld. Fabri­kanten zijn afhan­ke­lijk van een wereld­wijd netwerk van partners en toele­ve­ran­ciers, wat leidt tot kwets­baar­heden zoals vertra­gingen of tekorten. Virtual twins kunnen uitkomst bieden door de volle­dige supply chain digitaal te model­leren en te beheren.

Margi­otta-Mills: “Met een virtual twin van de supply chain kunnen autofa­bri­kanten bijvoor­beeld disrup­ties voorspellen en oplossen. Ook kunnen zij scena​rio’s zoals een tekort aan halfge­lei­ders, een natuur­ramp in een cruciale regio, of een faillis­se­ment van een belang­rijke leveran­cier simuleren. Dit helpt bij het identi­fi­ceren van zwakke schakels en het ontwik­kelen van robuuste noodplannen.”

Ook kan de samen­wer­king binnen de supply chain aanzien­lijk worden verbe­terd. Virtual twins bieden een gedeeld platform waarop OEM’s en leveran­ciers data en modellen kunnen uitwis­selen. Hierdoor worden fouten gemini­ma­li­seerd en processen versneld. Ook kan de produc­tie­ca­pa­ci­teit worden geopti­ma­li­seerd. Bijvoor­beeld door simula­ties uit te voeren om de impact van produc­tie­aan­pas­singen te voorspellen en de effici­ëntie van produc­tie­lijnen te verbeteren.

Voorbeelden uit de praktijk tonen aan dat virtual twins kunnen helpen bij het beheren van kritieke versto­ringen, zoals de wereld­wijde tekorten aan halfge­lei­ders na de COVID-19-pandemie. Door alter­na­tieve scena​rio’s door te rekenen, konden fabri­kanten leveringen priori­teren en verliezen minimaliseren.

Van R&D tot gebruikerservaring

Virtual twins beperken zich niet tot ontwerp en productie, stelt Margi­otta-Mills vast. “Ze bieden een end-to-end oplos­sing die de volle­dige levens­cy­clus van een voertuig omvat.” Hij noemt een aantal voorbeelden:

R&D en Engineering 

In de ontwik­ke­lings­fase combi­neren virtual twins de tradi­ti­o­nele mecha­ni­sche en elektri­sche enginee­ring met softwa­re­ont­wik­ke­ling. Dankzij de integratie van disci­plines kunnen teams parallel werken aan verschil­lende aspecten van een project:

• Simula­ties van fysieke en softwa­re­ma­tige compo­nenten identi­fi­ceren mogelijke conflicten vroegtijdig.
• Software Bill of Materials (SBOM): virtual twins bieden inzicht in softwa­re­com­po­nenten, wat essen­tieel is in een tijdperk van connected en autonome voertuigen.
• Realtime samen­wer­king: teams wereld­wijd kunnen gelijk­tijdig werken aan modellen in een gedeelde digitale omgeving.

Manufacturing

Virtual twins trans­for­meren het produc­tie­proces, meent Margi­otta-Mills. Door produc­tie­lijnen virtueel te model­leren, kunnen fabrikanten:

• Simula­ties uitvoeren om knelpunten te identi­fi­ceren en optima­li­sa­ties door te voeren.
• De impact van veran­de­ringen in het ontwerp op de productie in kaart brengen, voordat ze fysiek worden geïmplementeerd.
• Duurzaam­heid verbe­teren door effici­ënter om te gaan met grond­stoffen en energie.

Sales en marketing

Margi­otta-Mills noemde het hiervoor al even, maar een vaak over het hoofd geziene toepas­sing van virtual twins is in sales & marke­ting. Dankzij digitale modellen kunnen marke­ting­teams direct toegang krijgen tot enginee­ring-data, wat leidt tot:

• Hoge kwali­teit marke­ting­ma­te­ri­alen: zoals visuele product confi­gu­ra­tors en realis­ti­sche 3D-modellen.
• Lagere kosten: vermin­de­ring van dubbel werk tussen enginee­ring- en marketingteams.
• Snellere lance­ringen: nieuwe modellen kunnen direct worden gepre­sen­teerd aan consu­menten zodra ze in ontwik­ke­ling zijn.

Gebruik en onderhoud

Door voertuigen te verrijken met real-world data, kunnen fabrikanten:

• Presta­ties monitoren en verbe­teren: feedback van voertuigen in gebruik helpt bij het optima­li­seren van toekom­stige ontwerpen.
• Voorspel­lend onder­houd imple­men­teren: problemen kunnen worden opgespoord en opgelost voordat ze optreden, wat de levens­duur van voertuigen verlengt.
• De gebruik­s­er­va­ring van de eigenaar verbe­teren: Virtual twins maken perso­na­li­satie mogelijk door data-analyse van gebrui­kers­voor­keuren en rijgedrag.

Margi­otta-Mills is ervan overtuigd dat virtual twins hiermee een funda­men­tele verschui­ving betekenen in de wijze waarop voertuigen worden ontworpen, gepro­du­ceerd, verkocht en gebruikt. Door elk aspect van een voertuig en de bijbe­ho­rende processen te model­leren, te simuleren en op basis van gebruiks­data te optima­li­seren, bieden ze autofa­bri­kanten een ongeë­ve­naard niveau van controle en flexibiliteit.

Wat de opkomst van virtual twins zo interes­sant maakt, is dat zij zeker niet alleen relevant zijn voor grote autofa­bri­kanten, vlieg­tuig­bou­wers, defen­sie­be­drijven en derge­lijke. Ook voor kleine bedrijven in de maak- en proces­in­du­strie bieden zij in principe dezelfde kansen. Sterker nog, de toele­ve­ran­ciers van de manufac­tu­ring- en proces­in­du­strie kunnen veel baat hebben van de opkomst van virtual twins. Wie eenmaal als toele­ve­ran­cier of partner toegang heeft tot dit virtuele ‘system of systems’ dat virtual twins vormen, kan de samen­wer­king met andere partners volledig optima­li­seren. En dat biedt ook nog eens finan­ciële voordelen – voor alle betrokken partijen.