Produktinnovation med multifysiske digitale tvillinger
Som et resultat af den igangværende 4. industrielle revolution (i4.0) skabes der nye muligheder indenfor digitale metoder, simuleringer og løsninger til produktinnovation. Med disse kan der spares tid og penge i udviklingsstadiet, sikres bedre performance og dermed styrke konkurrenceevnen for dansk fremstillingsindustri. FORCE Technology (FORCE) med Alexandra Instituttet (AI) i en understøttende funktion ønsker med denne aktivitetsplan at tilbyde dansk industri produktinnovation via multifysiske digitale simuleringsværktøjer. Ved multifysisk forstås, at alle relevante fysiske egenskaber inkluderes i samspil med hinanden, fx egenskaber indenfor det faststofmekaniske, fluidmekaniske og akustiske. Vi ønsker desuden, sammen med målgruppen, at afsøge nye forretningspotentialer ved at anvende digitale tvillinger med afsæt i de multifysiske simuleringsværktøjer og i særlig grad på designstadiet.
Ved begrebet en digital tvilling (DT) forstås en unik multifysisk digital repræsentation, der er tilknyttet et tilsvarende unikt produkt i designfasen eller i drift hos en kunde eller operatør. Ved brug af digitale tvillinger og med afsæt i de multifysiske simuleringsværktøjer skabes nye muligheder for at forudsige den fremadrettede drift og tilstand af den fysiske tvilling. FORCE vil med denne aktivitet:
• Give producenter og operatører adgang til services indenfor produktinnovation og driftsoptimering baseret på multifysiske modeller og simuleringsværktøjer.
• Give producenter og operatører adgang til services, der sikrer, at de kan udnytte det fulde potentiale i digitale tvillinger både i udviklings- og driftsfase.
Udvikling af hybride testmetoder for stor-skala mekaniske og strukturelle systemer
Udvikling og validering af store og fuldskala mekaniske systemer og strukturer er komplekst, tidsintensivt og dyrt for industrien. Danmark er førende indenfor vindenergi, marine og offshore industrien samt byggeri og infrastruktur. For alle disse brancher er udvikling og validering en udfordring, der vokser i takt med systemernes størrelse og kompleksitet.I denne aktivitet udvikles og afprøves som proof-of-concept et nyt, hurtigere og billigere værktøj til test og modelvalidering af sådanne store, komplekse systemer. Værktøjet bygges med udgangspunkt i en udviklings- og valideringsplan, der udnytter en hybrid af fysiske test, avanceret computersimulering og næste generations overvågningsteknikker.
Udviklingen af disse hybride testmetoder vil fokusere på to områder (1) En hybrid af tests i forskellige størrelser og kompleksiteter og (2) En hybrid af fysiske og virtuelle tests, hvor computermodeller og fysiske testprogrammer integreres. Ved at integrere modellering og simulering på tværs af forskellige størrelsesskalaer, kan valideringsprogrammerne give hurtigere og billigere resultater. Derudover vil de nye services være nyttige for virksomheder placeret i hele forsyningskæden, da deres produkter eller systemer nu kan evalueres effektivt på komponentniveau.
For at engagere, dele viden med og lære af industrien, vil aktiviteten etablere et nært samarbejde gennem Advisory Board og demo-cases med industrielle og akademiske partnere. Endelig udvikles et videreuddannelseskursus med henblik på at imødekomme industriens efterspørgsel på kvalificerede fagfolk inden for mekanisk og strukturel testning.
Sensorer og monitering i fremtidens luftmiljø (AeroSense)
Med de senere års udvikling af mikrosensorer til måling af gasser og partikler er der åbnet en ny verden af spændende muligheder for introduktion af kosteffektive løsninger i renluftsektoren. Med aktiviteten ønsker vi at skabe et stærkt udviklings- og testmiljø for gas- og partikelsensorer, som virksomheder i den danske renluftsektor (målgruppen) kan få adgang til, når sensorer i nye måletekniske teknologier og løsninger skal testes og valideres. Med AeroSense vil vi udvikle og demonstrere nye teknologiske serviceydelser inden for:
• Kalibrering af sensorer og mikrosensorsystemer.
• Design, test og validering af sensorbaserede løsninger, herunder test i forhold til de forskellige miljøforhold, som systemerne skal operere under.
• Moniteringsløsninger mhp. kontinuerligt at kunne følge og overvåge udvikling og variationer i forureningsparametre.
Igennem en række demonstrationsprojekter vil vi synliggøre og demonstrere potentialerne ved brug af mikrosensorer til overvågning af luftmiljø.
Økosystem for IoT-udvikling og -test i Danmark
Aktivitetsplanen vil sikre, at flere danske virksomheder får bragt nye IoT-systemer succesfuldt på markedet og dermed høster det potentiale, som IoT repræsenterer for mange industrielle styrkepositioner. For at dette kan ske, skal der etableres et bedre økosystem for IoT-udvikling i Danmark.Der etableres en uvildig rådgivningsservice, der har til formål at guide virksomhederne gennem udviklingsforløbet bl.a. ved at klæde virksomhederne på til at vælge leverandør, introducere dem til potentielle partnere samt give dem teknisk indsigt i de essentielle elementer af et IoT-system: Platform og arkitektur, trådløs teknologi, godkendelse og test, skalerbarhed og sikkerhed.
For at understøtte partnerskaber i det danske økosystem for IoT-udvikling, udvikles følgende services:
• Ekspertpanelydelse: Skal give virksomheder input på vigtige overvejelser i forbindelse med udviklingen af et IoT system og digitale tvillinger
• Assessmentservice: Vurdering af IoT-system på det tidlige idéstadie eller ved fuld kravspecifikation. Denne udvikles med fokus på at reducere risiko i udviklingsprocesser
• Erfagruppe: Udbygning af IoT og Wireless Klubben for udviklere af IoT-systemer inklusiv tilbud til startups og scaleups
• Økosystem udviklingsworkshop: Ydelse hvor partnere i en værdikæde samles og skaber den løsning, der giver bedst værdi for kunden
• Demonstrationslaboratorie: Virksomheder bliver inspireret af eksisterende IoT-løsninger og kan teste nye. Herunder eksempelvis demonstration af digitale tvillinger, modellering og visualisering af store datamængder fra IoT-løsninger.
• MasterClass: Uddannelse til CXO-niveau for etablerede virksomheder og startups for IoT
For at understøtte udviklingen af økosystemet, udvikles en række testydelser på komponent- og systemniveau. Uvildige testydelser skaber tillid mellem partnere og bidrager til, at virksomheder kan tage oplyste valg om vigtige parametre i forhold til udviklingen af IoT-systemer.
Testydelserne vil omfatte:
• Evaluering af systemdesign baseret på internationale referencearkitekturer ISO/IEC 30141, RAMI Industri 4.0, Industrial Internet Reference Architecture, og EIC
• Interoperabilitet via protokoller som MQTT, OneM2M, OPC UA
• IoT Trust Label: Validering af IoT-komponenter, software moduler og protokoller til pålidelig drift, brugt til katalog om pålidelige IoT komponenter
• Trådløs test-selv til R&D-evaluering i IoT og Wireless Klubben
• Fejlsøgning når systemer ikke fungerer optimalt
”I IoT Denmark har vi stort fokus på at sikre en høj kvalitet end-to-end (i hele værdikæden), hvilket dog ofte bliver svært idet mange aktører og enhederne skal spille sammen. Det vil derfor være oplagt med dette initiativ, så vi sikre at IoT-enheder og IoT-systemer har den lovede kvalitet og samtidig lever op til det forventede”, Espen Gregersen, IoT Denmark A/S, SMV til IoT løsninger, Bedreinnovation.dk
Målgruppen for aktivitetsplanen er:
• Specialister i udvikling af IoT-systemer og -enheder
• SMV’er i mekatronikindustrien, der vil digitalisere vha. IoT
• Virksomheder og offentlige aktører, der skal udrulle IoT-systemer
Det er ambitionen, at ovenstående services skal være markedsklare og testet et til to år efter aktivitetsplanens udløb. Aktivitetsplanen er et samarbejde mellem Alexandra Instituttet og FORCE Technology og er forankret i Nordic IoT Centre, som blev etableret i samarbejde mellem begge institutter i 2017.
Undervisning i metrologi 4.0
Teknologiorienterede virksomheder efterspørger i stigende grad medarbejdere med ”håndværksmæssige” færdigheder, der samtidig har sekundære kompetencer som ”problemknusere” til de løbende tekniske udfordringer i produktionen . Behovet for opkvalificering af ufaglærte medarbejdere er bl.a. adresseret i Teknologipagten . De relevante tekniske uddannelser ved især arbejdsmarkedsuddannelser (AMU), erhvervsuddannelser (EUV, EUX), professionshøjskoler og erhvervsakademier, mangler uddannelsesmateriale med det nødvendige faglige niveauer til at adressere dette behov. Aktiviteten tager udgangspunkt i de måletekniske kompetencer ved DFM og FORCE Technology. Det udviklede materiale stilles frit tilgængeligt via hjemmesiden www.metrologi.dk, og udbredes til de relevante interessenter i form af seminarer, undervisning af underviserne og faglige netværk. Aktiviteten vil medvirke til at styrke udbuddet af kvalificeret måleteknisk arbejdskraft, som opfylder danske virksomheders nuværende og fremtidige behov for medarbejdere, med stærke ”problemknuser” kvalifikationer.Aktiviteten er baseret på den igangværende aktivitet ”Undervisning i metrologi”. I nærværende forslag vil vi sætte fokus på metrologi 4.0 dvs. dække de måletekniske behov, som industri 4.0 medfører. Emnerne vil inkludere sporbarhed, dataintegritet, validering af målinger og bestemmelse af usikkerheder, inkl. bidrag fra signalkæder. Uden disse essentielle elementer, kan de store datasæt i værste fald være totalt misvisende. Der udvikles samlet i alt 16 læremidler i resultatkontraktperioden.
Øget inddragelse og medbestemmelse i følgegruppen vil sikre, at uddannelsesmaterialet er i overensstemmelse med virksomhedernes behov. Forslaget bidrager til at opfylde FORSK2025 ambitionen om omsætning af forskning til dygtige dimittender med de kompetencer, som arbejdsmarkedet efterspørger.
Overflademetrologi til fremtidens produktion
Overflader har en central betydning for en række danske industrielle styrkepositioner, fx produktion inden for plast, medicin og fødevarer. Virksomhederne har behov for konstant at udvikle nye og bedre overflade egenskaber i deres produkter og for at kunne dokumentere kvaliteten af disse over-flader.Aktivitetsforslaget har fokus på udvikling af nye måletekniske kompetencer og ydelser inden for områder af stigende betydning for danske højteknologiske SMV’er. Forslaget adresserer måling og dokumentation på områderne overflademodifikation, produktionsprocesser til nanostrukturerede og andre avancerede overflader, overflader af 3D printede emner samt overfladehygiejne. Digitalisering inddrages i delaktiviteterne.
Videnspredningsaktiviteterne omfatter møder med virksomheder, virksomhedscases, seminarer og temadage, publikationer og konferencedeltagelse. Aktiviteten er koordineret med en komplementær ansøgning fra FORCE Technology, som fokuserer på forbedring af materialeegenskaber og fejlfin-ding i produktionen.
Kvantemetrologi
Kvanteteknologi fokuserer på at udnytte fundamentale kvantefysiske egenskaber i forbindelse med udvikling af morgendagens teknologier. Kvanteteknologien har potentiale til at revolutionere en ræk-ke vigtige industriområder fx IT branchen, og der er i øjeblikket en intens global konkurrence på området. Kvantemetrologi omhandler udvikling af nye målemetoder, hvor nøjagtighed og følsomhed kun er begrænset af kvantefysikkens fundamentale naturlove. Hertil kommer måleteknologi, som understøt-ter den kvanteteknologiske udvikling inden for fx kvantecomputing, kvantekryptering og kvantema-terialer.
DFM vil etablere en række ydelser inden for kvantemetrologi målrettet danske universiteter og star-tup virksomheder. Der forventes en begyndende afsætning af ydelserne ved periodens afslutning, men voksende afsætning i takt med at kvanteteknologi-baserede produkter kommercialiseres. De udviklede kompetencer og ydelser har fokus på kvalitetssikring og kalibrering af nye kvanteteknolo-gibaserede produkter. Det er kompetencer, som bliver kritiske når nye kvanteprodukter skal kom-mercialiseres, men som ingen andre danske aktører har mulighed for at udvikle. Kompetencerne skal være til rådighed tæt på de aktive danske forskningsmiljøer, således at kompetencerne kan integreres i udviklingen af de nye produkter.
DFM vil udvikle kvantelyskilder, ultra-stabile frekvensnormaler, karakterisere kvantematerialer og kalibrere enkelt-foton detektorer. Videnspredningsaktiviteterne omfatter publikationer, konferencer og møder med forskningsgrupper og startups med aktiviteter inden for kvanteteknologi. Herudover planlægges afholdelse af seminarer for virksomheder og universiteter.
Metrologisk Forskning og Udvikling
Dansk industris teknologiske udvikling og konkurrenceevne forudsætter adgang til nye måletekniske ydelser for at sikre korrekt specifikation af nye innovative produkter, samt for at kvalitetssikre og optimere produktionen. Denne ansøgning omfatter videreudvikling af DFM’s grundlæggende metro-logikompetencer inden for nano- & dimensionel metrologi, fotonik, berøringsfri termometri, akustik og elektrokemi. Aktiviteten resulterer i etablering af nye efterspurgte metrologiydelser rettet mod bl.a. lægemiddel- og medicobranchen, den akustiske industri, samt højteknologiske produktionsvirk-somheder inden for nanoteknologi og fotonik. Der udvikles i alt 14 nye ydelser. Alle ydelser vil ha-ve et højt videnniveau og være unikke i Danmark, 9 ydelser vil være unikke globalt.
Metrologisk infrastruktur
Adgangen til pålidelige målinger er en grundlæggende forudsætning for, at danske virksomheder kan afsætte deres produkter på det globale marked. Nationale metrologiinstitutter (NMI’er) er ansvarlige for at etablere og vedligeholde et lands basale og kritiske metrologiske infrastruktur. Nærværende aktivitet vil sikre at dette sker i Danmark og at Danmark overholder sine forpligtelser som medlem af ”Meterkonventionen”.Aktiviteten omfatter etablering og vedligehold af danske primærnormaler, dansk deltagelse i det glo-bale metrologisamarbejde, videnhjemtagning fra andre NMI’er, udvikling af nye ydelser og viden-spredningsaktiviteter.
DFM’s metrologiaktiviteter er centrale for den internationale anerkendelse af de måletekniske kom-petencer i Danmark, og er med til at sikre udlandets tillid til kvaliteten af danske produkter og ydel-ser.
DFM leverer sporbarhed på en række grundlæggende målestørrelser til danske akkrediterede kalibre-ringslaboratorier og i stigende omfang direkte til danske virksomheder.
Kalibreringslaboratorierne videregiver sporbarhed til et bredt udsnit af danske virksomheder og der-med opnås, at den etablerede infrastruktur anvendes i hele samfundet (multiplikatoreffekten).
DFM deltager i de internationale metrologiorganisationer, både i de organisatoriske organer og i de tekniske inden for de relevante faglige felter. Denne internationale aktivitet er med til at sikre viden-hjemtagning fra andre NMI’er.
Aktiviteten vil specifikt:
• vedligeholde 8 normaler og etablere 1 ny.
• etablere 5 nye ydelser og udvidelse af 5 eksisterende ydelser.
• inddrage danske virksomheder og sprede viden til disse om metrologi på højeste niveau.
• varetage den nationale koordinering mellem de danske metrologiaktører.
• forankre forskning- og udviklingsresultater fra RK- og projektaktiviteter i form at måletekniske ydelser, kompetencer og videnformidling til danske virksomheder, på et højt videnskabeligt ni-veau.
Fremme af kommercialisering af private opfindelser (Opfinderrådgivningen)
Ideer fra danske opfindere skaber milliardomsætning, og danske virksomheder har stor glæde af danskernes opfindsomhed. I perioden 2006-2017 medførte 20 opfindelser fra private opfindere en akkumuleret omsætning på 35 mia. dkk i de tyve virksomheder, som har indgået licensaftaler om de pågældende opfindelser. Alle 20 kommercialiseringer er indgået med rådgivning fra Opfinderrådgivningen på Teknologisk Institut .Opfinderrådgivningen viser meget konkret, hvordan viden, knowhow og ideer fra private opfindere og iderige borgere gennem aktiv rådgivning og professionel kommercialisering kan blive til værdiskabende nye teknologier, produkter og services, der bidrager til vækst og jobskabelse i eksisterende virksomheder gennem indgåelse af licensaftaler. Licensering af opfindelser og ideer til virksomheder er, ovenstående tal til trods, et relativt uberørt hjørne af det danske iværksætter- og innovationssystem, hvis potentiale bør fremmes og i meget højere grad udnyttes.
Teknologisk Institut ønsker i den kommende finansieringsperiode at iværksætte en række nye digitale tiltag og værktøjer, som har til formål at øge danske borgerideers direkte bidrag til vækst ved at:
• Øge kendskabet til Opfinderrådgivningen blandt borgere, virksomheder, private rådgivere og erhvervsfremmeaktører.
• Skabe nemmere adgang til viden, information og rådgivning om kommercialisering/licensering af opfindelser.
• Udvikle samarbejder med videregående uddannelsesinstitutioner som modner flere studenterideer og bringer dem tættere på markedet
• Udføre effektive rådgivningsforløb, som bidrager til, at flere ideer kommercialiseres.
Opfinderrådgivningens ydelser og services er landsdækkende og spænder over hele forløbet – fra den tidlige ide opstår frem til kommercialisering af ideen. Med sit helhedsperspektiv adskiller Opfinderrådgivningen sig fra andre erhvervsfremmeinitiativer og er med til at skabe sammenhæng mellem og understøtte andre initiativer langs ’kommercialiseringskæden’ .