Een digital twin is een digitale kopie van een analoog (fysiek) object. Digital twins worden op allerlei manieren gebruikt, maar vooral om op een snelle en relatief goedkope manier te kunnen experimenteren met diverse soorten aanpassingen. De belangstelling voor digital twins groeit dan ook gestaag. Volgens onderzoek van P&S Intelligence genereerde de wereldwijde markt voor digital twins in 2020 een omzet van ruim 3 miljard USD in 2020, met een verwachte groei naar 184 miljard in 2030.

Digital twins maken fysieke producten beter hanteerbaar en manipuleerbaar. Dat kan in het geval van een Formule 1-wagen heel handig zijn: even een nieuwe bodem onder een wagen monteren of een chassis met een centimeter verlengen, is fysiek een enorme uitdaging. In een digitaal model is het een fluitje van een cent. Maar digital twins hebben meer voordelen voor de F1.

In 2022 hebben alle F1-raceteams te maken met een budget dat beperkt is tot 140 miljoen dollar. Er is de teams alles aan gelegen dat beschikbare budget zo efficiënt mogelijk te gebruiken. Het fabriceren van een F1-wagen is een kostbare aangelegenheid. Het verschilt nogal per team, maar 14 miljoen dollar voor één bolide is helemaal geen rare schatting.

Een F1-wagen heeft maar de helft zoveel onderdelen als een gewone auto (zo’n 15.000 in plaats van 30.000), maar al die componenten zijn uniek voor de Formule 1. Zorgen dat voor al die componenten altijd precies voldoende voorraad aanwezig is, en precies genoeg grondstoffen (zoals koolstofvezel) om die onderdelen uit te vervaardigen, is essentieel om de kosten binnen de perken te houden. Alleen daarom al gebruiken alle teams digitale modellen van hun wagens, zodat ze exact kunnen bijhouden hoeveel van welk onderdeel op voorraad is. Maar bijvoorbeeld ook door wie, op welke machine, elk onderdeel is gemaakt. Het stelt de teams in staat het hele productieproces stevig in hun greep te houden.

Een ander voordeel van digital twins is dat teams er nieuwe en verbeterde onderdelen mee kunnen ontwikkelen en virtueel uitproberen, voordat ze daadwerkelijk fysiek worden geproduceerd. Door technieken als 3D-printing (waarvan in de F1 veel en dankbaar gebruik wordt gemaakt) is het mogelijk razendsnel nieuwe prototypes te produceren. Maar dankzij digital twins hoeven de teams niet te wachten tot het fysieke product er is om een indruk te krijgen van de verandering die zo’n prototype teweegbrengt. Dat geldt niet alleen voor de directe prestaties van de wagens tijdens de race, maar kan ook helpen om onderdelen op een andere, efficiëntere manier te fabriceren, veiliger te maken, of eenvoudiger te monteren.

Dankzij digital twins kunnen de grotere teams iedere race duizenden keren simuleren, steeds onder andere omstandigheden, met andere instellingen op de wagens, andere onderdelen etc. Tijdens iedere race worden dit soort simulaties gedraaid op de hoofdkwartieren van de teams, vaak op duizenden kilometers afstand van de race zelf, om te zien wat het effect zal zijn op de racestrategie van bijvoorbeeld een klein beetje regen in bocht vijf, of van een gescheurde voorvleugel op de manier waarop de coureur zijn bochten moet aanvliegen.

Snel en accuraat kunnen reageren op veranderende omstandigheden tijdens de race heeft al vele malen een overwinning opgeleverd. Vroeger vertrouwden de teams daarvoor op de ervaring en de onderbuik van de technische mensen en de coureurs. Tegenwoordig kunnen digitals twins in een fractie van een seconde laten zien wat er gebeurt als een bepaalde verandering wordt doorgevoerd.

De snelheid waarmee de teams dankzij digital twins gedurende het seizoen (en zelfs tijdens de race!) verbeteringen doorvoeren aan hun wagens is ongekend hoog. Jonathan Neale, COO bij McLaren, zei zelfs onlangs nog tegenover CIO.nl dat zelfs de snelste wagen op de grid in de loop van het seizoen door iedereen zou worden ingehaald als er geen ontwikkeling met behulp van digital twins zou plaatsvinden. “Dat geeft een idee van hoe snel de veranderingen gaan in Formule 1 racen.”

Maar hoe goed digital twins ook zijn, er schuilt altijd een gevaar in. Als een digital twin (en de bijbehorende digitale testomgeving) niet exact overeenkomt met de werkelijkheid, kunnen ook de beste teams nog voor nare verrassingen komen te staan. Mercedes-AMG Petronas, het F1-team van voormalig wereldkampioen Lewis Hamilton, begon het seizoen 2022 met een wagen die in de modellen een van de beste van het veld had moeten zijn. Maar het gewaagde ontwerp, dat op een aantal punten fundamenteel afweek van de overige bolides op de baan, bleek al bij de eerste race meer dan alle andere ontwerpen over de baan te stuiteren (‘porpoising’).

Ondanks alle investeringen en ervaring die inmiddels met digital twins is opgedaan, hadden de digitaltwinmodellen daar duidelijk niet in voorzien. In plaats van een winnende wagen lijkt Mercedes daardoor in 2022 voor het eerst in jaren geen bolide te hebben die een serieuze gooi naar het kampioenschap kan doen. Digital twins kunnen veel fouten voorkomen – maar de fouten die ze niet zien aankomen, komen dan ook des te harder aan. Uiteindelijk blijkt de werkelijkheid zelfs in de meest complexe modellen nog voor verrassingen te kunnen zorgen.