Digitale Tweelingen: De Toekomst van de Industrie

De industriële transformatie van de 21e eeuw wordt niet alleen gemeten aan de hand van robots en geautomatiseerde fabrieken, maar vooral door een concept dat tot voor kort nog als sciencefiction werd beschouwd: digitale tweelingen. Deze hyperrealistische en dynamische virtuele replica’s van fysieke omgevingen, processen en producten bieden de mogelijkheid om te experimenteren, te testen en te optimaliseren zonder risico.

Deze week tijdens de SIGGRAPH-conferentie heeft NVIDIA een pakket innovaties gepresenteerd dat deze technologie naar een hoger niveau tillen. Onder de paraplu van Omniverse en de open standaard OpenUSD, heeft het bedrijf nieuwe ontwikkelingen aangekondigd op het gebied van simulatie, renderbibliotheken en modellen voor digitale werelden die de wereldwijde adoptie van digitale tweelingen in belangrijke industrieën willen consolideren.

Digitale Tweelingen: Van Theorie naar Productie

Hoewel de term meer dan twee decennia geleden werd bedacht, zijn digitale tweelingen in de afgelopen jaren van een belofte naar een alledaags hulpmiddel geëvolueerd in sectoren zoals automotive, energie, logistiek, gezondheidszorg en geavanceerde productie.

Het idee is eenvoudig maar krachtig: creëer een identieke virtuele representatie van een fabriek, toeleveringsketen of zelfs een stad. Deze replica maakt het mogelijk om tests uit te voeren die in de werkelijkheid te kostbaar, tijdrovend of gevaarlijk zouden zijn. Wat gebeurt er bijvoorbeeld als het ontwerp van een productielijn verandert? Hoe gedraagt een autonome drone zich in een echte stedelijke omgeving?

Al deze scenario’s kunnen in realtime worden gesimuleerd, wat de kosten drastisch vermindert en de besluitvorming versnelt. Deze simulaties bieden ook de perfecte trainingsomgeving voor fysieke kunstmatige intelligentie, van industriële robots tot autonome voertuigen.

OpenUSD: Een Gemeenschappelijke Taal voor Complexe Wereld

Een van de grootste uitdagingen van digitale tweelingen is de technische complexiteit. Het integreren van 3D-gegevens uit verschillende bronnen — zoals engineeringtekeningen, IoT-sensoren, CAD-modellen en automatiseringssystemen — in een samenhangende en realistische omgeving is een monumentale taak.

Hier komt OpenUSD (Universal Scene Description) in beeld, een open standaard die oorspronkelijk door Pixar is ontwikkeld en nu wordt gepromoot door de Alliance for OpenUSD (AOUSD), waar NVIDIA een actieve speler in is.

OpenUSD fungeert als een “gemeenschappelijke taal” voor het beschrijven van complexe 3D-werelden. Het stelt meerdere applicaties en teams in staat om naadloos samen te werken, wat cruciaal is voor industriële projecten die fabrikanten, softwareleveranciers, ingenieurs en operators in verschillende landen omvatten.

De Innovaties van NVIDIA op SIGGRAPH

Tijdens SIGGRAPH heeft NVIDIA een scala aan tools en oplossingen uitgestort die niet alleen de ontwikkeling van digitale tweelingen versnellen, maar ook hun toepassing in fysieke AI:

• Omniverse SDK’s en bibliotheken: Een directe verbinding tussen MuJoCo en OpenUSD stelt meer dan 250.000 robotontwikkelaars in staat om machines in realistische omgevingen te simuleren.
• Omniverse NuRec: Neural rekonstruktiebibliotheken en AI-modellen die realistische 3D-omgevingen genereren op basis van sensorgegevens, met behulp van geavanceerde Gaussian splatting versnelde technieken.
• Isaac Sim 5.0 en Isaac Lab 2.2: Simulatie- en leerframeworks voor robots, nu met neurale rendering en uitgebreide sensoren in OpenUSD.
• Cosmos WFMs: Fundamentele modellen voor werelden die de generatie van synthetische gegevens en de redenering van fysieke AI verbeteren.
• Voortgang in rendering en materialen: Toegepaste onderzoek voor het automatiseren van de creatie van fotorealistische materialen.

Daarnaast heeft NVIDIA een officiële OpenUSD-ontwikkelingscertificering aangekondigd en een gratis opleidingsprogramma voor digitale tweelingen gelanceerd, gericht op educatie en professionele ontwikkeling.

Voorbeelden in de Praktijk: Van Siemens tot Amazon

Leidende bedrijven passen deze technologieën al toe in hun operaties:

• Siemens heeft Omniverse en OpenUSD geïntegreerd in zijn Teamcenter Digital Reality-viewer, waarmee ingenieurs wereldwijd kunnen samenwerken aan fotorealistische digitale tweelingen.
• Sight Machine gebruikt live productiedata, generatieve AI en digitale tweelingen om teams in fabrieken directe zichtbaarheid en geautomatiseerde aanbevelingen te bieden.
• Rockwell Automation bouwt virtuele fabrieken met de Emulate3D Factory Test-platform om automatiseringssystemen te simuleren en processen te valideren vóór implementatie.
• EDAG gebruikt digitale tweelingen om productontwerpen te optimaliseren, werknemers te trainen en kwaliteitscontrole op basis van gegevens uit te voeren.
• Amazon Devices & Services traint robotarmen in virtuele omgevingen voor het herkennen en assembleren van apparaten, wat risico’s vermindert en de introductietijd voor nieuwe producten versnelt.
• Vention combineert Omniverse, Isaac Sim en Jetson-hardware om plug-and-play automatiseringsoplossingen met digitale tweelingen aan te bieden.

Digitale Tweelingen en Cybersecurity: De Onzichtbare Uitdaging

Hoewel digitale tweelingen veel voordelen bieden, brengen ze ook cyberbeveiligingsuitdagingen met zich mee. Elke virtuele replica wordt aangedreven door enorme hoeveelheden industriële, vaak gevoelige gegevens. Dit opent de deur naar risico’s zoals industrieel spionage, digitale sabotage of manipulatie van gesimuleerde omgevingen.

Experts benadrukken dat cybersecurity vanaf het begin moet worden geïntegreerd. Versleuteling van gegevens, toegang controle, netwerksegmentatie en voortdurende monitoring zijn cruciaal om ervoor te zorgen dat deze virtuele omgevingen geen zwakke plek worden.

Het Belang van Opleiding

De lancering van certificeringen en gratis cursussen door NVIDIA komt voort uit een dringende behoefte: professionals op te leiden die in staat zijn digitale tweelingen te creëren, te beheren en te beschermen. De kloof in talent op het gebied van AI, simulatie en cyberbeveiliging wordt steeds duidelijker. Zonder goedopgeleide mensen lopen technologische vooruitgangen het risico om in de laboratoriumfase te blijven steken.

De Toekomst van Fysieke AI

De koppeling van digitale tweelingen met fysieke AI voorspelt een revolutie die te vergelijken is met de industriële automatisering van de 20e eeuw. Robots die volledig zijn opgeleid in virtuele werelden en die zich vervolgens veilig in echte omgevingen kunnen bewegen; steden die hun verkeer in simulaties optimaliseren voordat ze veranderingen doorvoeren; fabrieken die hun productielijnen in realtime aanpassen dankzij voorspellende modellen.

NVIDIA’s boodschap is duidelijk: we betreden het tijdperk van AI toegepast op de fysieke wereld, en digitale tweelingen zullen de fundamentele tool zijn om deze sprong mogelijk te maken.

Conclusie

Wat NVIDIA op SIGGRAPH presenteerde, zijn niet zomaar technische innovaties; het zijn de fundamenten van een nieuwe manier om industrie, logistiek en technologische innovatie te conceptualiseren. Met OpenUSD als open standaard streeft het bedrijf ernaar deze capaciteiten toegankelijk te maken, afhankelijkheid van gesloten systemen te vermijden en wereldwijde samenwerking te bevorderen.

In een steeds meer gedigitaliseerde wereld, waar de grens tussen het fysieke en virtuele vervaagt, kunnen digitale tweelingen de grote katalysator worden voor de volgende industriële revolutie aangedreven door kunstmatige intelligentie.

Veelgestelde Vragen (FAQ)

1. Wat is een digitale tweeling en waarvoor dient het?
Een digitale tweeling is een virtuele replica van een object, proces of fysieke omgeving. Het wordt gebruikt om te simuleren, te testen en te optimaliseren zonder risico voor echte middelen.

2. Welke rol speelt OpenUSD in deze revolutie?
OpenUSD is een open standaard die het mogelijk maakt om complexe 3D-werelden te beschrijven en met elkaar te verbinden. Het vergemakkelijkt de samenwerking tussen verschillende platforms en bedrijven en vormt de technische basis voor het schalen van digitale tweelingen.

3. Welke bedrijven gebruiken al digitale tweelingen met NVIDIA Omniverse?
Siemens, Amazon, Rockwell Automation, EDAG, Sight Machine en Vention zijn enkele bedrijven die Omniverse en OpenUSD toepassen in ontwerpprocessen, productie en automatisering.

4. Welke beveiligingsrisico’s zijn er verbonden aan digitale tweelingen?
De voornaamste zorg betreft de bescherming van industriële en strategische gegevens. Als een digitale tweeling wordt gemanipuleerd, kan dit zowel simulaties als de daadwerkelijke operatie beïnvloeden, waardoor cybersecurity van cruciaal belang is.