Zastosowanie technologii Digital Twin w edukacji zawodowej jako odpowiedź na wyzwania Przemysłu 4.0
DOI:
https://doi.org/10.24917/20801653.401.5Słowa kluczowe:
cyfrowy bliźniak, Przemysł 4.0, szkoły branżowe, Projekt ErasmusAbstrakt
Artykuł podejmuje analizę przemian zachodzących w obszarze Przemysłu 4.0 oraz ich implikacji dla kształcenia w szkołach branżowych, ze szczególnym uwzględnieniem technologii cyfrowego bliźniaka (Digital Twin, DT). Wskazano na rosnące znaczenie nowych kompetencji zawodowych oraz wyzwania stojące przed uczniami w kontekście dynamicznego rozwoju technologii cyfrowych. Celem pracy jest przedstawienie możliwości integracji technologii cyfrowego bliźniaka z procesem dydaktycznym w szkołach branżowych jako istotnego elementu wspierającego rozwój kompetencji przyszłości. W artykule omówiono rozwój technologii DT, przykładowe obszary jej zastosowań w Przemyśle 4.0 oraz zaproponowano sposoby włączenia wybranych rozwiązań DT do programów nauczania. Badania oparto na analizie literatury przedmiotu, studiach przypadków wdrożeń technologii DT w szkołach w Niemczech oraz analizie rezultatów międzynarodowego projektu DiTwin. Wyniki potwierdzają zasadność i potrzebę wdrażania technologii cyfrowego bliźniaka w edukacji zawodowej jako narzędzia wspierającego nauczanie praktyczne oraz rozwój kompetencji technicznych i miękkich uczniów.
Downloads
Bibliografia
Allen, B.D. (2021). Digital Twins and Living Models at NASA. Pozyskano z: https://ntrs.nasa.gov/ api/citations/20210023699/downloads/ASME%20Digital%20Twin%20Summit%20Keynote_final.pdf (dostęp: 10.11.2025).
Bauernhansl, T., Hartleif, S., Felix, T. (2018). The digital shadow of production – a conceptfor the effective and efficient information supply in dynamic industrial environments. Procedia CIRP, 72, 69–74. doi: https://doi.org/10.1016/j. procir.2018.03.188.
Carretero, S., Vuorikari, R., Punie, Y. (2017). The digital competence framework for citizens with eight proficiency levels and examples of use. European Union. doi: https://doi.org/10.2760/38842
de Kerckhove, D. (2021). The personal digital twin, ethical considerations. Philosophical Transactions: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 379(2207), 1–12. Pozyskano z: https://www.jstor.org/stable/27100810 (dostęp: 10.11.2025).
DiTwin. (2025). https://www.ditwin.eu/home‑ ditwin ‑polski/ (dostęp w okresie 20.03.2025 – 30.12.2025).
Eseryel, D., Ge, X., Ifenthaler, D., Law, V. (2011). Dynamic modeling as a cognitive regulation scaffold for developing complex problem‑ solving skills in an educational massively multiplayer online game environment. Journal of Educational Computing Research, 45(3), 265–286. doi: https://doi.org/10.2190/EC.45.3.a
Ferrari, A. (2013). DIGCOMP: A Framework For Developing and Understanding Digital Competence in Europe. W: Y. Punie, B.N. Brečko (red.), Borrador. INTEF. European Union. doi: https://doi.org/10.2788/52966
Fraillon, J., Ainley, J., Schulz, W., Friedman, T., Gebhardt, E. (2014). Preparing for Life in a Digital Age. Heidelberg: Springer Science + Business Media. doi: https://doi.org/10.1007/978‑3319‑14222‑7
Fuller, A., Zhong, F., Day, C., Barlow, C. (2019). Digital twin: enabling technologies, challenges and open research. IEEE Access. Piscataway, NJ: IEEE. Pozyskano z: https://arxiv.org/ abs/1911.01276 (dostęp: 29.12.2025).
GAO. (2023). Digital Twins – Virtual Models of People and Objects, Science & Tech Spotlight. Pozyskano z: https://www.gao.gov/products/gao‑23‑106453 (dostęp: 10.11.2025).
Gebhardt, J., Grimm, A., Neugebauer, L.M. (2015). Developments 4.0 – Prospects on future requirements and impacts on work and vocational education. Journal of Technical Education, 3(2), 117–133.
Grieves, M. (2015). Digital Twin: Manufacturing Excellence through Virtual Factory Replication. Pozyskano z: https://www.researchgate.net/publication/275211047_Digital_Twin_ Manufacturing_Excellence_through_Virtual_Factory_Replication (dostęp: 27.12.2025).
Grzesik, W. (2023). Cyfrowy bliźniak w procesach wytwórczych. Część I. Stan zagadnienia, architektura i zastosowania. Mechanik, 1. Pozyskano z: https://www.mechanik.media.pl/pliki/do_pobrania/artykuly/23/2023_01_s0008.pdf (dostęp: 22.12.2025).
Hazeleger, W., Aerts, J.P.M., Bauer, P. i in. (2024). Digital twins of the Earth with and for humans. Commun Earth Environ, 5, 463. doi: https://doi.org/10.1038/s43247‑024‑01626‑x
Hecklau, F., Galeitzke, M., Flachs, S., Kohl, H. (2016). Holistic approach for human resource management in industry 4.0. Procedia CIRP, 54, 1–6. doi: https://doi.org/‑10.1016/j.procir.2016.05.102
Heyse, V. (2018). Mittelstand 4.0 im Spannungsfeld des digitalen Wandels. W: V. Heyse, J. Erpenbeck, S. Ortmann, S. Coester (red.), Mittelstand 4.0: Eine digitale Herausforderung. Münster: Waxmann, 9–15.
IBM. (2025). What is a digital twin? Pozyskano z: https://www.ibm.com/think/topics/digital‑twin (dostęp: 15.12.2025).
Ifenthaler, D. (2018). How we learn at the digital workplace. W: D. Ifenthaler (red.), Digital Workplace Learning – Bridging formal and informal learning with digital technologies, 3–8). New York – Berlin – Heidelberg: Springer. doi: https://doi.org/‑10.1007/978‑3‑31946215‑8
Jones, D., Snider, Ch., Nassehi, Y., Yon, J., Hicks, B. (2020). Characterising the Digital Twin: A systematic literature review. CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, 29A, 36–52. doi: https://doi.org/10.1016/j. cirpj.2020.02.002
Kritzinger, W., Karner, M., Traar, G., Henjens, J., Sihn, W. (2018). Digital twin in manufacturing: A categorical literature review and classification. IFAC -PapersOnLine, 51/11, 1016–1022. doi: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2018.08.474
Kumar, S., Patil, S., Bongale, A., Kotecha, K., Bongale, M. (2020). Demystifying artificial intelligence based digital twins in manufacturing – a bibliometric analysis of trends and techniques. Library Philosophy and Practice (e‑ journal), Library University of Nebraska. Pozyskano z: https://www.researchgate.net/publication/346057367 (dostęp: 12.11.2025).
Kusiak, A. (2018). Smart manufacturing. International Journal of Production Research, 56, 1–2, 508–517. doi: https://doi.org/10.1080/00207543.2017.1351644
Le Moigne, J., Smith, B., Little, M., Morris, R., Rogers, L., Ranson, J., Oz, N. (2024). Technology for Earth System Digital Twins. NASA Earth Science Technology Office (ESTO). Pozyskano z: https://destination ‑earth.eu/wp ‑content/uploads/2024/05/Technology‑ for‑Earth‑ ‑System ‑Digital ‑Twins‑.pdf (dostęp: 15.11.2025).
Lu, Y., Liu C., Wang, K.I., Huang, H., Xu, X. (2019). Digital twin ‑driven smart manufacturing: connotation, reference model, applications and research issues. Robotics and Computer- Integrated Manufacturing, 61, doi: https://doi.org/10.1016/j. rcim.2019.101837
O’Sullivan, J. (2020), A case ‑study in the introduction of a digital‑ ‑twin in a large ‑scale manufacturing facility. Cork Open Research Archive (CORK). Pozyskano z: http://hdl.handle. net/10468/11867 (dostęp: 13.11.2025).
Qi, Q., Tao, F., Hu, T., Anwer, N., Liu, A., Wei, Y., Wang, L., Nee, A. (2021).Enabling technologies and tools for digital twin. Journal of Manufacturing Systems, 58B, 3–21. doi: https://doi. org/10.1016/j.jmsy.2019.10.001
Raza, M., Kumar, P., Hung, D., Davis, W., Nguyen, H., Trestian, R. (2020). A Digital Twin Framework for Industry 4.0 Enabling Next -Gen Manufacturing. Conference paper. doi: https://doi.org/ 10.1109/ICITM48982.2020.9080395
Roll, M.J.J., Ifenthaler, D. (2020a). The Impact of Learning Factories on Multidisciplinary Digital Competencies. W: E. Wuttke, J. Seifried, H. Niegemann (red.), Vocational Education and Training in the Age of Digitization: Challenges and Opportunities, 1. Verlag Barbara Budrich, 23–38. doi: https://doi.org/10.2307/j.ctv18dvv1c.5
Roll, M., Ifenthaler, D. (2020b). Lernortübergreifende Kompetenzentwicklung in der Industrie 4.0: Die Entwicklung digitaler Handlungskompetenz in der dualen Berufsausbildung aus der Ausbilderperspektive. Zeitschrift für Berufs- und Wirtschaftspädagogik, 29, 185–209.
Schäffer, U., Weber, J. (2018). Digitalisierung Ante Portas. Controlling, 30, 4–11.
Scheid, R. (2018). Learning factories in vocational schools: Challenges for designing and implementing learning factories at vocational schools. W: D. Ifenthaler (red.), Digital workplace learning: Bridging formal and informal learning with digital technologies. New York: Springer, 271–289.
Singh, S., Weeber, M., Birke, K.‑P. (2021). Advancing digital twin implementation: a toolbox for modelling and simulation. Procedia CIRP, 99, 567–572. doi: https://doi. org/10.1016/j.procir.2021.03.078
Sommer, L. (2015). Industrial revolution – Industry 4.0: Are German manufacturing SMEs the first victims of this revolution?. Journal of Industrial Engineering and Management, 8(5), 1512–1532. doi: https://doi.org/10.3926/jiem.1470
Spöttl, G., Gorldt, C., Windelband, L., Grantz, T., Richter, T. (2016). Industrie 4.0: Auswirkungen auf Aus‑ und Weiterbildung in der M+E Industrie. bayme – Bayerischer Unternehmensverband Metall und Elektro e.V.
Thames, L., Schaefer, D. (2017). Cybersecurity for industry 4.0. New York: Springer.
Tomczyk, T., van der Valk, H. (2022). Digital Twin Paradigm Shift. The Journey of the Digital Twin Definition. Pozyskano z: https:// www.researchgate.net/publication/360195802 (dostęp: 18.11.2025).
Van Zutphen, T. (2018) The Digital Twin, Ethical Issues and Mechanical Morality. T- Systems Customer Magazine, 3.
Vogel ‑Heuser, B., Bayrak, G., Frank, U. (2012). Forschungsfragen in „Produktionsautomatisierung der Zukunft”. Diskussionspapier Für Die Acatech Projektgruppe „ProCPS – Production CPS”. München: acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften.
Voigt, K.‑I., Müller, J.M., Veile, Johannes, W., Becker, W. (2018). Industrie 4.0 – Risiken für kleine und mittlere Unternehmen. In W. Becker, B. Eierle, A. Fliaster, B. Ivens, A. Leischnig, A. Pflaum, E. Sucky (red.), Geschäftsmodelle in der digitalen Welt. Wiesbaden: Springer Gabler, 517–534.
Wang, J., Ye L., Gao, R.X., Li, C., Zhang, L. (2019): Digital Twin for rotating machinery fault diagnosis in smart manufacturing. International Journal of Production Research, 57, 12, 3920–3934. doi: https://doi.org/10.1080/00207543. 2018.1552032
Wilbers, K. (2017). Industrie 4.0 und Wirtschaft 4.0: Eine Chance für die kaufmännische Berufsbildung. W: K. Wilbers (red.), Industrie 4.0: Herausforderungen für die kaufmännische Bildung, 9–52. Berlin: epubli GmbH. doi: https://doi.org/10.1007/‑978‑3‑658‑04883‑9_4
Yang, D., Karimi, H., Kaynak, O., Yin, S. (2021). Developments of digital twin technologies in industrial, smart city and healthcare sectors: a survey. Complex Engineering Systems, 1, 3. doi: https://doi.org/10.20517/ces.2021.06.
Pobrania
Opublikowane
Jak cytować
Numer
Dział
Licencja
Prawa autorskie (c) 2026 Prace Komisji Geografii Przemysłu Polskiego Towarzystwa Geograficznego
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Bez utworów zależnych 4.0 Międzynarodowe.
Artykuły publikowane są zgodnie z warunkami licencji Creative Commons (CC BY-ND 4.0; uznanie autorstwa-bez utworów zależnych).
