Digital twin technology — awareness, implementation problems and benefits

• Autorzy: Gulewicz Małgorzata

Identyfikatory

DOI

10.2478/emj-2022-0006

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Aiming to ensure current market needs, manufacturing companies search for tools and methodologies that would help them deliver their products efficiently and costeffectively and enable them to become a part of Industry 4.0. Digital twins are a technology created based on the idea of the Fourth Industrial Revolution. The solution helps recreate physical devices in virtual space based on gathered data. It supports performance tests, configuration changes, and predictive maintenance without engaging existing machines. The paper aims to gain knowledge about the awareness level of the digital twin technology among industry representatives and identify the most important problems that stand in the way of implementing the technology in enterprises. The research focused on market awareness of the described technology. It also examined how companies use employee suggestions to improve their organisations and the factors that influence process efficiency. The methods used for the research were a literature review and cross-sectional survey conducted with 50 employees of manufacturing and IT companies. The research showed the need to implement digital twins in enterprises. Half of the survey respondents replied that the technology would help improve the efficiency of the company’s processes. The main benefit of the conducted research is identified awareness of the technology among industry representatives. In the future, the research will be extended to include the analysis of specific cases affecting the implementation of digital twins in enterprises.

Słowa kluczowe

EN

Industry 4.0; digital twin; cyber physical system; Internet of things

PL

przemysł 4.0; cyfrowy bliźniak; system cyberfizyczny; Internet rzeczy

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Białostockiej
• Czasopismo: Engineering Management in Production and Services
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 14, no. 1
• Strony: 63--77
• Opis fizyczny: Bibliogr. 46 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Gulewicz Małgorzata

• Bialystok University of Technology, Poland

Bibliografia

• Aivaliotis, P., Georgoulias, K., & Chryssolouris, G. (2019). The use of Digital Twin for predictive maintenance in manufacturing. International Journal of Computer Integrated Manufacturing, 32(11), 1067-1080. doi: 10.1080/0951192X.2019.1686173
• Akerman, M. (2018). Implementing Shop Floor IT for Industry 4.0, PhD thesis. Gothenburg, Sweden: Chalmers University of Technology.
• Almeaibed, S., Al-Rubaye, S., Tsourdos, A., & Avdelidis, N. P. (2021). Digital Twin Analysis to Promote Safety and Security in Autonomous Vehicles. IEEE Communications Standards Magazine, 5(1), 40-46. doi: 10.1109/MCOMSTD.011.2100004
• Armendia, M., Cugnon, F., Berglind, L., Oztruk, E., Gil, G., & Selemi, J. (2019). Evaluation of Machine Tool Digital Twin for machining operations in industrial envi¬ronment. Procedia CIRP, 82, 231-236. doi: 10.1016/j.procir.2019.04.040
• Barni, A., Pietraroia, D., Züst, S., West, S., & Stoll, O. (2020). Digital Twin Based Optimization of a Manufacturing Execution System to Handle High Degrees of Customer Specifications. Journal of Manufacturing and Materials Processing, 4(4), 109. doi: 10.3390/jmmp4040109
• Bendkowski, J. (2017). Zmiany w pracy produkcyjnej w perspektywie koncepcji Przemysł 4.0 [Changes in production work in the perspective of the Industry 4.0 concept]. Zeszyty Naukowe Politechniki Ślą¬skiej, Seria: Organizacja i zarządzanie, 112, 21-33. doi: 10.29119/1641-3466.2017.112.2
• Białobrodzki, A., Nazarko, Ł., & Wilczewska, M. (2020). Egzogenne czynniki wpływające na rozwój Przemysłu 4.0 w przedsiębiorstwach produkcyjnych Białostockiego Obszaru Funkcjonalnego [Exogenous factors affecting the Industry 4.0 development in manufacturing enterprises of the Bialystok Functional Area]. Akademia Zarządzania, 4(3), 8-29.
• Cywka, M. (2007). Narzędzia informatyczne a efektywność zarządzania w logistycznym łańcuchu dostaw [Information tools and efficiency of management in a supply chain]. Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej, LVI.
• Dekier, Ł., & Grycuk, A. (2014). Programy sugestii pracowniczych. Doświadczenia polskich przedsiębiorstw [Employee suggestion programs. Experiences of Polish enterprises]. Wrocław, Poland: Stowarzyszenie Lean Management.
• Gajdzik, B., & Grabowska, S. (2018). Leksykon pojęć stosowanych w Przemyśle 4.0 [Lexicon of terms useing in industry 4.0]. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Seria: Organizacja i Zarządzanie, 132. Gliwice, Poland: Politechnika Śląska.
• Gorustowicz, M. (2019). Kompetencje miękkie, a wyzwania przedsiębiorstw 4.0. [Soft skills and enterprise challenges 4.0] Akademia Zarządzania, 3(3), 68-77.
• Gudanowska, A. E. (2017). A map of current research trends within technology management in the light of selected literature. Management and Production Engineering Review, 8(1), 78-88.
• Gunia, G. (2019). Zintegrowane systemy informatyczne przedsiębiorstw w kontekście Przemysłu 4.0 [Integrated Management Information System in Relation to Industry 4.0]. Zarządzanie Przedsiębiorstwem, 22(2), 7-12.
• Halicka, K. (2016). Innovative Classification of Methods of The Future-Oriented Technology Analysis. Technological and Economic Development of Economy, 22(4), 574-597. doi: 10.3846/20294913.2016.1197164
• Halicka, K. (2017). Main Concepts of Technology Analysis in the Light of the Literature on the Subject. Procedia Engineering, 182, 291-298. doi: 10.1016/j.proeng.2017.03.196
• Jones, D., Snider, Ch., Nassehi, A., Yon, J., & Hicks, B. (2020). Characterising the Digital Twin: A systematic literature review. CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, 29(A), 36-52. doi: 10.1016/j.cirpj.2020.02.002
• Kritzinger, W., Karner, M., Traar, G., Henjes, J., & Sihn, W. (2018). Digital Twin in manufacturing: A categorical literature review. IFAC PapersOnLine, 51(11), 1016- 1022. doi: 10.1016/j.ifacol.2018.08.474
• Liu, M., Fang, S., Dong, H., & Xu, C. (2020). Review of digital twin about concepts, technologies, and industrial applications. Journal of Manufacturing Systems, 58(B), 346-361. doi: 10.1016/j.jmsy.2020.06.017
• Lumer-Klabbers, G., Hausted, J. O., Kvistgaard, J. L., Macedo, H. D., Frasheri, M., & Larsen, P. G. (2021).Towards a Digital Twin Framework for Autonomous Robots. IEEE 45th Annual Computers, Software, and Applications Conference (COMPSAC), 1254-1259. doi: 10.1109/COMPSAC51774.2021.00174
• Lyp-Wronnska, K. (2016). Kierunki rozwoju zarządzania jakością szansą na rozwój w polskich przedsiębiorstwach produkcyjnych i usługowych w Polsce [Trends in Development of Quality Management an Opportunity for the Development of Polish Manufacturing and Service Companies in Poland]. Przedsiębiorstwo we Współczesnej Gospodarce – Teoria i Praktyka, 1, 103-111. doi: 10.19253/reme.2016.01.009
• Magruk, A. (2017). Minimalizacja niepewności w systemie przemysłu 4.0 poprzez antycypację zdarzeń bezprecedensowych [Minimizing of uncertainty phenomenon in system of Industry 4.0 by anticipation of unprecedented events]. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej. Seria: Organizacja i Zarządzanie, 108, 243- 254.
• Mauer, R. (2013). Filozofia Kaizen. Jak mały krok może zmienić Twoje życie [Kaizen Philosophy. How a small step can change your life]. Gliwice, Poland: Helion.
• Maurek, G. (2015). Otwarte innowacje – implikacje menadżerskie w marketingu [Open innovation - managerial implications in marketing]. Marketing i Rynek, 8, 399-406.
• McWilliams, K., Lacy, T. E., Roy, S., & Jha, R. (2013). Development of an ICME-Based Airframe Digital Twin Model of an All-Composite Air Vehicle. 28th Annual Technical Conference of the American Society for Composites, 1, 114-125.
• Mia, S., Fenga, Y., Hao Zheng, H., Wang, Y., Gao, Y., & Tan, J., (2020). Prediction maintenance integrated decision-making approach supported by digital twin-driven cooperative awareness and interconnection framework. Journal of Manufacturing Systems, 58(B), 329-345. doi: 10.1016/j.jmsy.2020.08.001
• Nazarko, L. (2016). Responsible research and innovation – new paradigm of technology management. The 9th International Scientific Conference Business and Management 2016: Conference Proceedings, Vilnius, Lithuania. doi: 10.3846/bm.2016.71
• Pauli, U. (2014), Rola szkoleń pracowników w rozwoju małych i średnich przedsiębiorstw [The role of employee training in the development of small and medium-sized enterprises]. Kraków, Poland: Uniwersytet Ekonomiczny w Krakowie.
• Philbin, P., & Kennedy, D. (2020). Exploring the need for a new paradigm in engineering management and the decision-making process in technology-based organizations. Engineering Management in Production and Services, 12(4), 7-21. doi: 10.2478/emj-2020-0024
• Piasecka-Głuszak, A. (2011). Implementacja Kaizen Management System w polskich przedsiębiorstwach szansą na osiągnięcie przewagi konkurencyjnej [Implementation of Kaizen Management System in Polish enterprises as a chance to achieve competitive advantage]. Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Szczecińskiego, Finanse, Rynki Finansowe, Ubezpieczenia, 43, 171-182.
• Piotrowska, M. (2011). Rozwój techniki Kaizen jako przykład wzrostu innowacyjności i konkurencyjności w przedsiębiorstwie [The development techniques of Kaizen as an example of the growth of innovation and competitiveness in the enterprise]. Ekonomia i Zarządzanie, 3(3), 92-102.
• Plinta, D., & Banach, M. (2015). Ocena propozycji usprawnień produkcji [Evaluation of proposals improvements in production]. Zarządzanie Przedsiębiorstwem, 18(4), 15-19.
• Sąsiadek, M., & Basl, J. (2018). Świadomość i poziom wdrożenia koncepcji Przemysł 4.0 w wybranych polskich i czeskich przedsiębiorstwach [Awareness and level of implementation of the Industry 4.0 concept in selected Polish and Czech enterprises]. In R. Knosala (ed.). Innowacje w zarządzaniu i inżynierii produkcji [Innovations in production management and engineering]. Vol. 2 (pp. 189–198). Opole, Poland: Oficyna Wydawnicza Polskiego Towarzystwa Zarządzania Produkcją.
• Siderska, J. (2021). The Adoption of Robotic Process Automation Technology to Ensure Business Processes during the COVID-19 Pandemic. Sustainability, 13(14), 8020. doi: 10.3390/su13148020
• Siderska, J., & Jadaan, K. S. (2018). Cloud manufacturing: A service-oriented manufacturing paradigm. A review paper. Engineering Management in Production and Services, 10(1), 22-31. doi: 10.1515/emj-2018-0002
• Szpilko, D. (2017). Tourism Supply Chain-Overview of Selected Literature. Procedia Engineering, 182, 687- 693. doi: 10.1016/j.proeng.2017.03.180
• Szum, K. (2021). IoT-based smart cities: A bibliometric analysis and literature review. Engineering Management in Production and Services, 13(2), 115-136. doi: 10.2478/emj-2021-0017
• Szum, K., & Magruk, A. (2019). Analiza uwarunkowań rozwoju Przemysłu 4.0 w województwie podlaskim [Analysis of conditions for the development of Industry 4.0 in the Podlaskie Voivodeship]. Akademia Zarządzania, 3(2), 73-91.
• Tarka, P. (2015). Własności 5- i 7-stopniowej skali Likerta w kontekście normalizacji zmiennych metodą Kaufmana i Rousseeuwa [Properties of 5- and 7-point Likert scales in the context of Kaufman and Rousseeuw normalization of variables]. Research Papers of Wroclaw University of Economics, 385, 286- 295.
• Tomaszuk, A. (2018). Zarządzanie relacjami w dobie przemysłu 4.0 [Relationship management in the age of Industry 4.0]. In M. Makowiec, B. Mikuła, & A. Pietruszka-Ortyl (Eds.), Wybrane problemy zarządzania w gospodarce opartej na wiedzy - teoria i praktyka [Selected management problems in a knowledge-based economy - theory and practice] (pp. 93–108). Kraków, Poland: Uniwersytet Ekonomiczny w Krakowie.
• Tomkowiak, A., & Koliński, A. (2010). Eliminacja wąskich gardeł jako narzędzie optymalizacji kosztów produkcji [Elimination of bottlenecks as a tool for optimization production]. Gospodarka Materiałowa i Logistyka, 10, 20-26.
• van der Valk, H., Haße, H., Möller, F., & Otto, B. (2021). Archetypes of Digital Twins. Business & Information Systems Engineering. doi: 10.1007/s12599-021-00727-7
• Winkowska, J., Szpilko, D., & Pejić, S. (2019). Smart city concept in the light of the literature review. Engineering Management in Production and Services, 11(2), 70-86. doi: 10.2478/emj-2019-0012
• Wisniewski, C. (2010). Wpływ wdrożenia zasad Lean Manufacturing na efektywność i jakość produkcji [The influence of implementation Lean Manufacturing principles on production efficiency and quality]. Problemy Eksploatacji, 2, 35-42.
• Wisniewski, T., & Doborowolska, A. J. (2019). Kaizen jako podstawa systemu zarządzania jakością procesu produkcyjnego – przypadek przedsiębiorstwa SONEL S.A. [Kaizen as the basis for the quality management system of a production process – the case of SONEL S.A.]. Problemy Jakości, 51(5), 31-37. doi: 10.15199/46.2019.4.6
• Yang, Y., Meng, W., & Zhu, S. (2020). A Digital Twin Simulation Platform for Multi-rotor UAV. 7th International Conference on Information, Cybernetics, and Computational Social Systems (ICCSS), 591-596. doi: 10.1109/ICCSS52145.2020.9336872
• Yuik, Ch. J., Perumal, P. A., & Feng, Ch. J. (2020). Exploring critical success factors for the implementation of lean manufacturing in machinery and equipment SMEs. Engineering Management in Production and Services, 12(4), 77-91. doi: 10.2478/emj-2020-0029

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).