Průmysl 4.0 dostává konkrétní podobu. Digitální dvojčata kombinovaná s umělou inteligencí mění způsob, jakým firmy navrhují výrobky, řídí provoz i plánují údržbu — a zároveň se stávají jedním z nejúčinnějších nástrojů pro snižování emisí, spotřeby energie a materiálů. Čísla i reálné příklady ukazují, že nejde o technologický experiment, ale o základ konkurenceschopnosti i udržitelnosti na příští dekádu.
Digitální dvojče je přesným virtuálním modelem fyzického objektu, stroje, výrobní linky nebo celého závodu. Napájeno daty v reálném čase — ze senzorů, IoT zařízení, výrobních systémů… — umožňuje simulovat, analyzovat a optimalizovat provoz, aniž je nutné cokoli fyzicky měnit nebo zastavovat. Samotná myšlenka není nová, s digitálními dvojčaty se reálně setkáváme několik let. Zásadní průlom přináší propojení digitálních dvojčat s umělou inteligencí (AI). Díky tomuto spojení lze dnes autonomně detekovat anomálie, predikovat poruchy a navrhovat korekce v reálném čase. Nastává doba přesunu továren od reaktivního řízení k prediktivnímu.
Trh roste neobvyklým tempem
Globální trh s digitálními dvojčaty pro výrobu byl v roce 2025 oceněn na 5,4 mld. USD a do roku 2033 se očekává jeho růst na 36,2 mld. USD při ročním tempu (CAGR) 25,9 %. Tedy alespoň podle analýzy společnosti Grand View Research z roku 2025. Pokud ovšem zahrneme všechny sektory: energetiku, stavebnictví, dopravu, chytrá města…, odhad celkového trhu je podle Industrial Sage a Fortune Business Insights výrazně vyšší: 21 mld. USD v roce 2025, s výhledem na 150 mld. USD do roku 2030 při CAGR 47,9 %.
Přibližně 47,6 % globálních nasazení platforem digitálních dvojčat drží automotive a letecko-kosmický průmysl (zdroj: MarketIntelo, 2025), tedy obory s nejdelší tradicí simulačně náročného vývoje.
Přínosy v praxi
Vedle produktivity a kvality mají digitální dvojčata přímý dopad na environmentální stopu výroby — umožňují optimalizovat spotřebu energie, omezovat odpad a prodlužovat životnost zařízení.
Čísla z průzkumů a studií jsou v tomto ohledu prakticky konzistentní napříč zdroji:
- snížení neplánovaných odstávek až o 40 % a zlepšení spolehlivosti zařízení o 10 %;
- o 25 % méně kvalitativních vad u výrobků, které prošly vývojem s pomocí digitálního dvojčete před spuštěním fyzické výroby;
- zkrácení vývojových časů u některých produktů až o 50 %;
- zhruba 20% zlepšení výstupu výroby, 20% nárůst produktivity zaměstnanců a uvolnění 15 % kapacity jako výsledek investic do chytré výroby.
Podívejme se ale také na konkrétní úspěšné projekty:
Ve sborníku SUSTENS Meeting společnosti MDPI uvádí autor Shubham Gupta snížení spotřeby energie na výrobní jednotku o 32 % a materiálového odpadu o 27 % dosažených v recenzované studii implementace digitálního dvojčete v kombinaci s AI a IoT v nejmenovaném elektronickém výrobním závodě. Emise CO2 údajně klesly o 27 %, míra zmetků o 57 % a podíl recyklovaného materiálu vzrostl o 34 % bez dopadu na kvalitu.
Také potravinářský závod Morrisons Winsford, první velký potravinářský závod ve Velké Británii s „živým“ digitálním dvojčetem pro dekarbonizaci, se chlubí až 20% energetickými úsporami dosaženými v krátkodobém horizontu díky digitálnímu dvojčeti budovy. Pro upřesnění představy dodejme, že se jedná o závod s rozlohou 49 000 m2, produkující 1,4 milionu výrobků týdně v nepřetržitém provozu. Mezi další přínosy patří redukce materiálového odpadu díky simulacím a optimalizaci procesů ještě před fyzickou výrobou (méně zmetků, méně testovacích sérií).
Podle Industrial Sage lze pak třeba v ropném a plynárenském průmyslu s pomocí digitálních dvojčat ušetřit až 36 mil. USD ročně na jednom těžebním zařízení díky eliminaci neplánovaných prostojů.
Institut NIST odhaduje celkový roční potenciální dopad plného nasazení digitálních dvojčat v průmyslu USA na 27,2—37,9 mld. USD.
(Kompletní článek naleznete v aktuálním vydání Technického týdeníku.)