Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2021.05a
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pp.305-307
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2021
In this paper, we propose a study related to the development of a Digital-Twin platform using a smart factory based CPPS (Cyber Pysical Production System) using ICT (Information Communication Technology) technology. The platform developed through this study performs a 3D model simulation function in conjunction with P3R (Product, Process, Plant, Resource) including BOP (Bill of Process) management function from the preceding manufacturing process planning stage. In addition, we propose a digital twin platform that can predict production processes, equipment, layout, and production. The platform proposed through this paper proposes a feature that can manage the entire smart factory manufacturing process from the initial planning design stage to the manufacturing, production, operation, and maintenance stages.
In this paper, we proposed the development of a smart factory intergrated technology education platform using smart factory based CPPS (Cyber Physical Production System) and VR (Vitrual Reality) technology and educational methods using the platform. A platform has been developed to learn how to integrate 3D digital twin and BOP (Bill of Process)-based manufacturing processes. In addition, Digital Twin established a smart factory-based integrated education platform by linking mechanical systems, digital twins, and virtual reality through the OPC-UA server. Based on this platform, the smart factory integration platform is proposed to have individual elements of the smart factory integration platform through BOP-based digital twin simulation, OPC-UA integration, MES system, SCADA system, and VR interworking.
Habibnezhad, Mahmoud;Shayesteh, Shayan;Liu, Yizhi;Fardhosseini, Mohammad Sadra;Jebelli, Houtan
International conference on construction engineering and project management
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2020.12a
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pp.510-519
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2020
Within an intelligent automated cyber-physical system, the realization of the autonomous mechanism for data collection, data integration, and data analysis plays a critical role in the design, development, operation, and maintenance of such a system. This construct is particularly vital for fault-tolerant route-finding systems that rely on the imprecise GPS location of the vehicles to properly operate, timely plan, and continuously produce informative feedback to the user. More essentially, the integration of digital twins with cyber-physical route-finding systems has been overlooked in intelligent transportation services with the capacity to construct the network routes solely from the locations of the operating vehicles. To address this limitation, the present study proposes a conceptual architecture that employs digital twin to autonomously maintain, update, and manage intelligent transportation systems. This virtual management simulation can improve the accuracy of time-of-arrival prediction based on auto-generated routes on which the vehicle's real-time location is mapped. To that end, first, an intelligent transportation system was developed based on two primary mechanisms: 1) an automated route finding process in which predictive data-driven models (i.e., regularized least-squares regression) can elicit the geometry and direction of the routes of the transportation network from the cloud of geotagged data points of the operating vehicles and 2) an intelligent mapping process capable of accurately locating the vehicles on the map whereby their arrival times to any point on the route can be estimated. Afterward, the digital representations of the physical entities (i.e., vehicles and routes) were simulated based on the auto-generated routes and the vehicles' locations in near-real-time. Finally, the feasibility and usability of the presented conceptual framework were evaluated through the comparison between the primary characteristics of the physical entities with their digital representations. The proposed architecture can be used by the vehicle-tracking applications dependent on geotagged data for digital mapping and location tracking of vehicles under a systematic comparison and simulation cyber-physical system.
Purpose A digital twin is a digital replication of a physical system. Gartner identified the digital twin as one of the Gartner Top 10 Strategic Technology Trend for three years from 2017. The rapid development of the digital twin market is expected to bring about innovation and change throughout society, and much research has been done recently in academia. In this research, we tried to explore the main research trends for digital twin research. Design/methodology/approach We collected the digital twin research from Web of Science, and analyzed 804 articles that was published during time span of 2010-2018. A total of 41 key authors were selected based on the frequency of citation. We created a co-citation matrix for the core authors, and performed multivariate analysis such as cluster analysis and multidimensional scaling. We also conducted social network analysis to find the influential researchers in digital twin research. Findings We identified four major sub- areas of digital twin research: "Infrastructure", "Prospects and Challenges", "Security", and "Smart Manufacturing". We also identified the most influential researchers in digital twin research: Lee EA, Rajkumar R, Wan J, Karnouskos S, Kim K, and Cardenas AA. Limitation and further research suggestion were also discussed as a concluding remarks.
Davari, Saman;Shahinmoghadam, Mehrzad;Motamedi, Ali;Poirier, Erik
International conference on construction engineering and project management
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2022.06a
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pp.1122-1129
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2022
The concept of Digital Twin (DT) has been receiving an increasing amount of attention in the construction management and building engineering research domains. Although the benefits of DT are evident, confusion with regards to the concept of DTs and its relationship with others such as Cyber-Physical Systems (CPS), Building Information Modelling (BIM) and Internet of Things (IoT) remains. This paper aims to help allay this confusion through an in-depth analysis of the definition of DT and its unique characteristics. As such, a review of the past and current definitions of DT and CPS in various domains is performed. An analysis is then conducted to identify the overlaps between the definition of DT with CPS, as well as with BIM and IoT. Finally, given the relatively closer resemblances between DT and CPS, a set of four distinct dimensions enabling their comparative analysis and highlighting their shared and unique characteristics is discussed. This paper contributes to the existing literature by exploring the definition of DT and presenting two original conceptualizations that help further refine the concept of DT in the construction and management and building engineering domain.
In the present study, adaptability of cyber-physical system (CPS) for risk management of $CO_2$ storage site is examined and the subagging regression (SBR) method is proposed as a key component of the cyber-twin to estimate the risk due to potential $CO_2$ leakage. For these purposes, $CO_2$ concentration data monitored from a controlled $CO_2$ release field experiment is employed to validate the potentialities of the SBR method. From the validation study, it is found that the SBR method has robust estimation capability by showing minimal influence from anomalous measurements, and makes stable and sound predictions for the forthcoming $CO_2$ concentration trend. In addition, the method is found to be well suited as a tool of operational risk assessment based on real-time monitoring data due to the computational efficiency. The overall results suggest that the SBR method has potential to be an important component comprising the cyber twin of CPS for risk management of $CO_2$ storage site.
Journal of Korea Society of Digital Industry and Information Management
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v.20
no.2
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pp.11-25
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2024
This study aims to analyze research trends in digital twin focusing on Germany, the US, and Korea. In Elsevier's Scopus, we collected 4,657 papers about digital twin published in from 2019 to 2023. Keyword frequency and centrality analysis were conducted on the abstracts of the collected papers. Through the obtained keyword frequencies, we tried to identify keywords with high frequency of occurrence and through centrality analysis, we tried to identify central research keywords for each country. In each country, 'digital_twin', 'machine_learning', and 'iot' appeared as research keywords with the highest interest. As a result of the centrality analysis, research on digital twin, simulation, cyber physical system, Internet of Things, artificial intelligence, and smart manufacturing was conducted as research with high centrality in each country. The implication for Korea is that research on virtual reality, digital transformation, reinforcement learning, industrial Internet of Things, robotics, and data analysis appears to have been conducted with low centrality, and intensive research in related areas appears to be necessary.
As the manufacturing environment becomes more complex, traditional simulation models alone are having a lot of difficulties in reflecting real-time manufacturing situations. Although the Digital Twin concept is actively discussed as an alternative to overcome theses issues, many studies are being carried out only in the product design phase. This research presents a Digital Twin-based manufacturing environment framework for applying the Digital Twin concept to the manufacturing process. Twin model that is operated in virtual space, physical system and databases describing the actual manufacturing environment, are proposed as detailed components that make up the framework. To check the applicability of proposed framework, a simple Digital Twin-based manufacturing system was simulated in a conveyor system using Arena software and Excel VBA. Experiment results have shown that the twin model is transmitted real time data from the physical system via DB and were operating in the same time unit. The Excel VBA fitted parameters defined by cycle time based on historical data that real-time and training data are being accumulated together. This study proposes operating method of digital twin model through the simple experiment examples. The results lead to the applicability of Digital twin model.
The introduction of smart factory digital twins is a concept that has already been proposed to increase productivity in the manufacturing industry through CPS(Cyber Physics System), and has been applied to specific industrial process stages or partially introduced in stages where simulation is required. However, with the recent development of the 4th Industrial Revolution technology, it is receiving attention again along with XR (Extended Reality) technology. However, because there are not many effective cases, this study analyzed the devices, equipment, and technology of the manufacturing process to build a digital twin applying digital threads and synchronized signals and information to control, remote control, and produce intelligent process automation equipment. A platform capable of analyzing information was proposed and developed. Through this, we designed and built an XR content service platform that can support artificial intelligence and developed it to enable control, remote control, and analysis of production information. A possible platform was proposed and developed. We hope that this study will be helpful in conducting research on many cases, and in the future, expanded research on increasing productivity in each part of the process and production is needed through intelligent models.
Park, Kishik;Oh, Seongjin;Kang, Changku;Sung, Inmo;Sakar, Aranya
Smart Media Journal
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v.9
no.4
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pp.109-117
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2020
Recently, with the advent of the 4th industrial revolution, digital twins are emerging as an important technology that connects and integrates physical systems and cyber systems. In this article, we analyzed the major requirements of digital twins required for the construction of digital twins of power equipments in the energy field, focusing on the industry 4.0-based Asset Administration Shell(AAS). However, since not so many studies have been conducted yet on a common platform or demonstration model for implementing digital twins both domestically and internationally, digital twin requirements are analyzed with the consideration of digital twinning of power equipment in the energy field. Also, we suggested necessary procedures and specific functions of AAS to establish a smart energy digital twin in the future by analyzing the core requirements necessary for the construction and designing the AAS design for specific power equipment.
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