Applying digital twins in the aircraft manufacturing industry

Digital twins kunnen als virtuele afgeleide een positieve invloed hebben op al deels geautomatiseerde productieprocessen. Bij NLR (Koninklijk Nederlands Lucht- en Ruimtevaartcentrum) wordt een digital twin ontwikkeld voor het Resin Transfer Moulding (harsinjectie) proces als onderdeel van het productieproces van composiet onderdelen. Tijdens het Machine building event, dit jaar als online kennisweek, zal Erik Baalbergen van NLR tekst en uitleg geven.

By: Dimitri Reijerman

Baalbergen schetst zijn rol bij de ontwikkeling van deze assisterende technologie: “Ik ben bij NLR, binnen de afdeling AVCE (Aerospace Vehicles, Collaborative Engineering & Systems), bezig met ondersteunende technologieën voor de vliegtuigontwikkeling en -bouw. Mijn specialisme is mensen en systemen laten samenwerken. Als je dat bij elkaar optelt heb je te maken met de hedendaagse automatisering en met steeds meer sensoren die toegang geven tot heel veel data. Bij de productie van composiet onderdelen innoveren we in onze pilot plant in de Noordoostpolder. Deze testomgeving hebben we samen met Fokker Landing Gear een paar jaar geleden neergezet.”

Hij vervolgt: “Er staat in deze pilot plant onder meer een RTM-machine (Resin Transfer Moulding) voor harsinjecties. Als je eenmaal een halffabricaat gemaakt hebt, dan moet je dat injecteren met hars. De RTM is in feite een conglomeraat van machines, waaronder de harsinjector maar ook een aantal water heaters om de hars op weg naar de mal warm te houden. Dat is een behoorlijk complexe opstelling en een operator moet daar continu bij zijn om alles in de gaten te houden. En de operator willen we daarbij helpen.”

Met dit uitgangspunt ging Baalbergen aan de slag, daarbij kijkend naar de laatste ontwikkelingen in digitale ondersteuning voor productieprocessen. Hij legt uit: “De uitdaging was om daarbij de OT- en IT-technieken te verbinden, kortom een echte industriële automatiseringsklus voor de RTM-opstelling. Daarbij heb ik direct het concept van “digital twin” meegenomen. Dat moet je zien als een digitale tegenhanger van een fysiek ding of proces, in dit geval een digitale kopie van het RTM-proces.”

Hulp voor de operator

Het inzetten van een digitale tweeling had een duidelijk vooropgezet doel: “Uiteindelijk moet deze digital twin de operator gaan helpen”, zegt Baalbergen, “zodat deze minder vaak hoeft te reageren op allerlei alarmbellen. De digital twin moet alle details in de gaten houden. De operator heeft in sommige fases van het harsinjectieproces fingerspitzengefühl nodig voor het reageren op bepaalde situaties. Daarvoor moet je simulaties laten meedraaien en data-analyses doen. Uiteindelijk streven we een hoger doel na: we willen de hele pilot plant door één operator laten controleren. Daarbij moet je niet alleen nog veel meer zaken automatiseren, maar ook intelligenter reageren op incidenten. Je moet teveel valse alarmen voorkomen, dus wil je uitsluitend pinpointed alarmen laten afgaan voor een operator.”

Daarbij moet NLR wel diverse uitdagingen zien te overwinnen, mede omdat er strenge regels gelden voor de vliegtuigindustrie. Baalbergen: “Alle processen zijn gecertificeerd, dus we mogen ook niet teveel zomaar “aan een computer overlaten”. Een mooi voorbeeld is: de temperatuur van een mal moet 80 graden blijven en de alarmbel moet afgaan bij 82 graden. De standaardactie is dat de operator bij een alarmbel de temperatuurinstelling iets omlaag haalt. Dat zou je natuurlijk kunnen automatiseren, maar dat mag niet. Het proces móet door een operator worden beoordeeld. Dus we hebben veel randvoorwaarden, maar daarbinnen proberen we toch zoveel mogelijk te automatiseren en de operator te ondersteunen.”

Verdere ontwikkeling

Als voortvloeisel van de ontwikkeling van een digital twin is NLR samen met een vliegtuigbouwer, een hogeschool en een leverancier van apparatuur bezig om in een regionaal project een digital twin voor een innovatief productieproces te ontwikkelen. “Daarvoor zijn nog veel meer sensoren in machines nodig”, zegt Baalbergen, “omdat je voor een goede digital twin zoveel mogelijk data wil gebruiken. Uiteindelijk wil je zo groen mogelijk werken en zo min mogelijk energie verbruiken en zo weinig mogelijk afval produceren. Dat is het uiteindelijke doel van dit project.”

Ook zal het vak van de operator niet verloren gaan door deze technische ontwikkelingen, zegt hij: “Je gaat de operator echt niet uitfaseren, maar inzetten op een gebied waar deze veel beter in is; de eigen creativiteit meer ruimte geven. We hebben operators geïnterviewd en als je uitlegt wat de voordelen van digital twin-technologie zijn, dan worden ze ook enthousiast. Want je helpt hen om saaie administratieve zaken van het werk te verminderen. Je moet de potentie van digital twin technologie dus goed uitleggen. Tevens willen we bereiken dat bij de digitalisering van complexe productieprocessen en -systemen de mens zich niet hoeft aan te passen aan de “computer”. Laat die computer zich maar aanpassen aan de mens! Zo kun je veel efficiënter werken. DT-technologie maakt het voor de eindgebruiker gewoon gemakkelijker, zodat de operator zijn of haar creativiteit beter kan inzetten.”

Wilt u deze lezing bijwonen? Registreer u kosteloos on the website.