Twee weten meer dan één — leren over de werkelijkheid van een Digital Twin
Wist je dat van het raffinagecomplex van Shell Energy and Chemicals Park Pernis ook een digitale variant bestaat? Zelfs de complete Noordzee heeft een digitale kopie, met op je beeldscherm hoe vissen zwemmen langs een windmolenpark. Zo’n Digital Twin geeft een nieuw venster op de werkelijkheid.
Tekst: Matthijs Timmers. Beeld: Dirk Jan Pino.
Het begrip Digital Twinning helder uitleggen is best een uitdaging. Dat weet Jeroen Broekhuijsen van TNO. Broekhuijsen is Nederlands afgevaardigde van het internationale Digital Twin-consortium. Hij houdt zich al meer dan tien jaar bezig met het onderwerp en vindt het belangrijk om jargon te vermijden. Zijn uitleg aan leken begint hij daarom steevast met een voorbeeld, feitelijk de oorsprong van Digital Twinning.
Het oervoorbeeld van Digital Twin
Want toen in 1970 vanuit de Apollo 13 aan Houston werd gemeld dat er ‘a problem’ was – een zuurstoftank explodeerde – moesten de ingenieurs van de NASA vol aan de bak om de drie astronauten te redden. Uitdaging: zij moesten dit doen op meer dan 300.000 kilometer afstand. Trainingssimulatoren van de Apollo, waarmee de ingenieurs verschillende reddingsscenario’s konden nabootsen, boden uitkomst. Daardoor konden vanaf de aarde de juiste instructies aan de astronauten worden gegeven. En werd een uitweg gevonden. Het is een film waard.
Eerst digitaal
Vanaf de jaren 90 wordt her en der geëxperimenteerd om simulaties met de computer te doen, digitaal dus. Pas vanaf 2010 zijn de computers sterk genoeg omDigital Twinning breder toe te passen. “In een Digital Twin voeg je feitelijk data, modellen en bedrijfsprocessen samen”, waagt Broekhuijsen zich aan een definitie. “Daardoor kun je beter geïnformeerd beslissingen nemen.”
Broekhuijsen kent door zijn werk legio voorbeelden van bedrijven die aan de slag zijn met het maken van een digitale kopie van hun onderneming. Van hun fabriek. Of van hun product, dat kan ook. “Vliegtuigbouwers doen niet anders”, weet de TNO-onderzoeker. “Die maken eerst een compleet digitaal vliegtuig, voordat ze er daadwerkelijk een gaan bouwen. In het hele engineeringproces gaat alles digitaal.”
Het is het eerste voordeel van een Digital Twin: het is aanzienlijk efficiënter én goedkoper om een product eerst digitaal te ontwerpen, voordat je in de werkelijkheid aan de slag gaat en de vleugels al bestelt. Een stelregel van Jeroen Broekhuijsen: “Alles wat meer dan 10.000 euro per stekkende meter kost, rechtvaardigt digitalisering”.
Pernis op beeldscherm
Niet alleen in de ontwerpfase biedt een digitale kopie uitkomst. Ook in bestaande situaties kan het maken van een digitale tweeling nuttig zijn. Zo werken Sophie Winter en Wouter Beerepoot van Shell aan een virtuele kopie van het complete fabrieksterrein van Shell in Pernis. En dat is best een klus, geven ze toe. Anders dan bij het voorbeeld van de vliegtuigbouwer, staan de fabrieken en opslagtanks er al, sommige onderdelen bijna 40 jaar.
“Er bestaan papieren tekeningen van fabrieken, werkinstructies, documenten van fabrieksonderdelen”, begint Winter aan een haast oneindige lijst van verschillende documentatie, op verschillende plekken binnen de organisatie beschikbaar. Voeg daaraan toe de realtime data die continu worden verzameld en gedeeld. Denk aan het volume in een tank, de druk op een pomp, de trillingen in een bepaalde leiding… “We zijn begonnen om die data op één plek onder te brengen. Voor het overzicht. En wel op zo’n manier dat we er beslissingen mee kunnen nemen”, vertelt Beerepoot over het tweede voordeel van een Digital Twin.
Virtuele werkelijkheid Beide experts in digitalisering openen hun computerscherm. Een digitale versie van het fabrieksterrein van Pernis verschijnt. Winter vliegt met haar computermuis via een rij tanks naar een fabrieksonderdeel waarin alle leidingen zijn ingetekend. Ze kan inzoomen op ieder klepje en instrumentje. Een klik op haar rechtermuisknop en een rij dossiers, procedures en werkinstructies verschijnt. “Dat is heidee”, vat ze haar virtuele tour bondig samen. Doordat de werkelijkheid van de bestaande fabriek digitaal beschikbaar is, de data voldoende kwaliteit hebben en aan elkaar zijn gekoppeld, én het geheel visueel herkenbaar wordt gepresenteerd, weten Winter, Beerepoot en hun collega’s nog beter wat er in de fabriek gebeurt. “Wij kunnen als mens maar een beperkt aantal correlaties leggen tussen verschillende onderwerpen. Een computer veel meer. Natuurlijk weet iemand die al jaren verantwoordelijk is voor een fabrieksdeel veel van hoe dat functioneert. Maar daar wil je niet van afhankelijk zijn.”
De digitale kopie van het fabrieksterrein helpt bij het inplannen en laten uitvoeren van onderhoudswerkzaamheden, omdat alle beschikbare specificaties en werkinstructies binnen een muisklik beschikbaar zijn. “En als we een extra stuk willen aanbouwen aan een bepaald fabrieks- onderdeel, zien we in een oogopslag of dat kan en of we leidingen moeten omleggen”, aldus Winter.
De Noordzee in beeld
Met een vergelijkbare behoefte aan inzicht begon Joan Staeb van Rijkswaterstaat zo’n drie jaar geleden aan het digitaliseren van de complete Noordzee. Dit project heet Digitwin Noordzee. Er werken meerdere bedrijven en instellingen aan. Staeb vertelt: “Die Noordzee is zo groot; maar weinigen weten hoe druk het er is.” De projectleider van Digitwin Noordzee doelt op de vele functies van de zee. Er wordt gevist, gevaren en gerecreëerd. Er zijn natuurgebieden en productieplatforms, kabels liggen op de bodem en er komen steeds meer windparken. Al deze elementen zijn gedigitaliseerd waardoor er daadwerkelijk overzicht is.
Eenzelfde voorstelling zoals die van Winter en Beerepoot volgt. Joan Staeb staat virtueel op de brug van een groot schip en ziet in de verte een windmolenpark. “Met dit soort tools kun je betere besluiten nemen”, legt hij uit. “Als je ziet dat een tanker een scherpe hoek van 90 graden moeten maken voor een plek waar je een windpark wilt laten bouwen, is dat misschien niet zo’n geschikte locatie.” Volgens Staeb worden beleidsbeslissingen vandaag de dag vooral genomen op basis van stapels documenten en belangenafwegingen. “Door alle beschikbare kennis te bundelen en te digitaliseren, weet je zeker dat iedereen over dezelfde informatie beschikt. Zeker met alle verschillende belanghebbenden in die grote Noordzee is dat essentieel voor het maken van de juiste keuzes voor milieu, energie en economie.” Staeb kan met de Digitwin Noordzee ook voorspellingen doen en scenario’s maken, al geeft hij toe dat dit nog ‘work in progress’ is. De medewerker van Rijkswaterstaat tekent in de virtuele Noordzee een postzegel waar hij een windmolenpark in wenst. En meteen ziet hij een indicatie van de elektriciteit die dat park opwekt. En een gedeelte van Nederland licht op dat ermee van stroom kan worden voorzien.
Rekenkracht
Naast hulp in de ontwerpfase en het bieden van inzicht voor een goede discussie is het kunnen maken van verschillende toekomstscenario’s een derde groot voordeel van een digitale tweeling. Scenario’s doorrekenen wordt volgens Jeroen Broekhuijsen van TNO door de toenemende rekenkracht van computers steeds gemakkelijker. Hij kan zich nog een project herinneren waarin de computer vier maanden nodig had om tot een bepaald toekomstscenario te komen. Dat ging over trillingen in het aardoppervlak. “Dat vonden we destijds top. Het was een heel ingewikkeld model, dus logisch dat die computer lang nodig had.” Een aantal jaren later deed de computer over datzelfde scenario nog maar vier minuten. En vandaag kan het in vier seconden. “Dat betekent dat je in dezelfde tijd een veelheid aan scenario’s kunt laten maken. Daarmee explodeert het aantal mogelijkheden. Het vergemakkelijkt en versnelt je besluitvormingsproces.”
Sophie Winter
Teamleider Digitale Verandering bij Shell
Wouter Beerepoot
Programmamanager Digital Twin bij Shell
Jeroen Broekhuijssen
Chief technology officer Smart Industry bij TNO
Joan Staeb
Projectleider Data bij Rijkswaterstaat
Cautionary note
Cautionary note
The companies in which Shell plc directly and indirectly owns investments are separate legal entities. In this announcement “Shell”, “Shell Group” and “Group” are sometimes used for convenience where references are made to Shell plc and its subsidiaries in general. Likewise, the words “we”, “us” and “our” are also used to refer to Shell plc and its subsidiaries in general or to those who work for them. These terms are also used where no useful purpose is served by identifying the particular entity or entities. “Subsidiaries”, “Shell subsidiaries” and “Shell companies” as used in this announcement refer to entities over which Shell plc either directly or indirectly has control. The term “joint venture”, “joint operations”, “joint arrangements”, and “associates” may also be used to refer to a commercial arrangement in which Shell has a direct or indirect ownership interest with one or more parties. The term “Shell interest” is used for convenience to indicate the direct and/or indirect ownership interest held by Shell in an entity or unincorporated joint arrangement, after exclusion of all third-party interest.
Forward-looking statements
This announcement contains forward-looking statements (within the meaning of the U.S. Private Securities Litigation Reform Act of 1995) concerning the financial condition, results of operations and businesses of Shell. All statements other than statements of historical fact are, or may be deemed to be, forward-looking statements. Forward-looking statements are statements of future expectations that are based on management’s current expectations and assumptions and involve known and unknown risks and uncertainties that could cause actual results, performance or events to differ materially from those expressed or implied in these statements. Forward-looking statements include, among other things, statements concerning the potential exposure of Shell to market risks and statements expressing management’s expectations, beliefs, estimates, forecasts, projections and assumptions. These forward-looking statements are identified by their use of terms and phrases such as “aim”, “ambition”, “anticipate”, “believe”, “could”, “estimate”, “expect”, “goals”, “intend”, “may”, “milestones”, “objectives”, “outlook”, “plan”, “probably”, “project”, “risks”, “schedule”, “seek”, “should”, “target”, “will” and similar terms and phrases. There are a number of factors that could affect the future operations of Shell and could cause those results to differ materially from those expressed in the forward-looking statements included in this announcement, including (without limitation): (a) price fluctuations in crude oil and natural gas; (b) changes in demand for Shell’s products; (c) currency fluctuations; (d) drilling and production results; (e) reserves estimates; (f) loss of market share and industry competition; (g) environmental and physical risks; (h) risks associated with the identification of suitable potential acquisition properties and targets, and successful negotiation and completion of such transactions; (i) the risk of doing business in developing countries and countries subject to international sanctions; (j) legislative, judicial, fiscal and regulatory developments including regulatory measures addressing climate change; (k) economic and financial market conditions in various countries and regions; (l) political risks, including the risks of expropriation and renegotiation of the terms of contracts with governmental entities, delays or advancements in the approval of projects and delays in the reimbursement for shared costs; (m) risks associated with the impact of pandemics, such as the COVID-19 (coronavirus) outbreak, regional conflicts, such as Russia’s invasion of Ukraine, and a significant cybersecurity breach; and (n) changes in trading conditions. No assurance is provided that future dividend payments will match or exceed previous dividend payments. All forward-looking statements contained in this announcement are expressly qualified in their entirety by the cautionary statements contained or referred to in this section. Readers should not place undue reliance on forward-looking statements. Additional risk factors that may affect future results are contained in Shell plc’s Form 20-F for the year ended December 31, 2023 (available at www.shell.com/investors/news-and-filings/sec-filings.html and www.sec.gov). These risk factors also expressly qualify all forward-looking statements contained in this announcement and should be considered by the reader. Each forward-looking statement speaks only as of the date of this announcement, June 28, 2024. Neither Shell plc nor any of its subsidiaries undertake any obligation to publicly update or revise any forward-looking statement as a result of new information, future events or other information. In light of these risks, results could differ materially from those stated, implied or inferred from the forward-looking statements contained in this announcement.
Shell’s net carbon intensity
Also, in this announcement we may refer to Shell’s “net carbon intensity”, which includes Shell’s carbon emissions from the production of our energy products, our suppliers’ carbon emissions in supplying energy for that production and our customers’ carbon emissions associated with their use of the energy products we sell. Shell only controls its own emissions. The use of the term Shell’s “net carbon intensity” is for convenience only and not intended to suggest these emissions are those of Shell plc or its subsidiaries.
Shell’s net-zero emissions target
Shell’s operating plan, outlook and budgets are forecasted for a ten-year period and are updated every year. They reflect the current economic environment and what we can reasonably expect to see over the next ten years. Accordingly, they reflect our Scope 1, Scope 2 and Net Carbon Intensity (NCI) targets over the next ten years. However, Shell’s operating plans cannot reflect our 2050 net-zero emissions target, as this target is currently outside our planning period. In the future, as society moves towards net-zero emissions, we expect Shell’s operating plans to reflect this movement. However, if society is not net zero in 2050, as of today, there would be significant risk that Shell may not meet this target.
Forward looking non-GAAP measures
This announcement may contain certain forward-looking non-GAAP measures such as cash capital expenditure and divestments. We are unable to provide a reconciliation of these forward-looking non-GAAP measures to the most comparable GAAP financial measures because certain information needed to reconcile those non-GAAP measures to the most comparable GAAP financial measures is dependent on future events some of which are outside the control of Shell, such as oil and gas prices, interest rates and exchange rates. Moreover, estimating such GAAP measures with the required precision necessary to provide a meaningful reconciliation is extremely difficult and could not be accomplished without unreasonable effort. Non-GAAP measures in respect of future periods which cannot be reconciled to the most comparable GAAP financial measure are calculated in a manner which is consistent with the accounting policies applied in Shell plc’s consolidated financial statements.
The contents of websites referred to in this announcement do not form part of this announcement.
We may have used certain terms, such as resources, in this announcement that the United States Securities and Exchange Commission (SEC) strictly prohibits us from including in our filings with the SEC. Investors are urged to consider closely the disclosure in our Form 20-F, File No 1-32575, available on the SEC website www.sec.gov.
