دوقلوی دیجیتال نمایش یک جسم فیزیکی به صورت مجازی است که می‌تواند یک کپی از جسم فیزیکی باشد. در اصل دوقلوی دیجیتال یک برنامه رایانه‌ای است که با استفاده از داده‌ها در دنیای واقعی شبیه سازی‌هایی را می‌سازند که عملکرد محصول یا یک فرآیند را پیش بینی می‌کنند. با پیشرفت علم و تکنولوژی این مدل‌های شبیه سازی و الگوهای مجازی به یک اصل مهم در مهندسی مدرن برای ایجاد نوآوری و بهبود عملکرد تبدیل شده است. در این مقاله با فناوری دوقلوی دیجیتال بیشتر آشنا می‌شوید.
دوقلوی دیجیتال چیست؟
دوقلوی دیجیتال نمایش مجازی یک محصول است که برای درک ویژگی‌های عملکردی یک محصول استفاده می‌شود. قبل از سرمایه گذاری در تولید نمونه‌های اولیه، دوقلوی دیجیتال در طول چرخه عمر محصول برای شبیه سازی، پیش بینی و بهینه سازی محصول استفاده می‌شوند. دوقلوهای دیجیتالی تیم‌ها را قادر می‌سازند تا به طور مشترک، سیستم‌های پیچیده را اجرا کنند. آن‌ها به شرکت‌ها کمک می‌کنند تا گذشته را درک کنند، شرایط فعلی را در نظر بگیرند و از مشکلات آینده جلوگیری کنند. آن‌ها از طریق بینش فروش و بازاریابی، تجزیه و تحلیل، تصویرسازی سه بعدی و شبیه سازی تصمیم گیری می‌کنند.
کاربرد دوقلوهای دیجیتال
دوقلوهای دیجیتال با ترکیب شبیه سازی یک جسم فیزیکی، با استفاده از تجزیه و تحلیل داده‌ها و قابلیت‌های یادگیری ماشینی می‌توانند شرایط محیطی تاثیرگذار باشند. از بین بردن نیاز به نمونه‌های اولیه فیزیکی، کاهش زمان توسعه، و بهبود کیفیت محصول یا فرآیند نهایی تنها بخشی از کاربرد آن‌هاست.
دوقلوهای دیجیتال برای اطمینان از مدل سازی دقیق طول عمر یک محصول یا تولید آن از داده‌های حسگرهای نصب شده بر روی اشیا استفاده می‌کنند. این داده‌ها برای تعیین عملکرد و تغییرات در زمان واقعی اشیا کاربرد دارند. دوقلو دیجیتال با استفاده از این داده‌ها تکامل می‌یابد و به طور مداوم به روز می‌شود تا هر گونه تغییر در همتای فیزیکی خود را در طول چرخه عمر محصول منعکس کند. سپس یک نمونه در محیط مجازی ایجاد می‌کند که شرکت‌ها براساس آن می‌توانند محصولات، تولید و عملکرد خود را به طور مداوم بهینه کنند.
کاربردهای بالقوه یک دوقلو دیجیتال به این بستگی دارد که چه مرحله‌ای از چرخه عمر محصول را مدل می‌کند. به طور کلی، سه نوع دوقلو دیجیتال وجود دارد: محصول، تولید و عملکرد. در قسمت زیر عملکرد هرکدام از آن‌ها را شرح داده‌ایم. ترکیب و ادغام دوقلو دیجیتالی که با هم تکامل می‌یابند به عنوان نخ دیجیتال شناخته می‌شود. اصطلاح نخ به این دلیل استفاده می‌شود که در تمام مراحل محصول و چرخه عمر تولید بافته شده و داده‌ها را گرد هم می‌آورد.
استفاده از دوقلوهای دیجیتال برای طراحی کارآمد محصولات جدید
از دوقلوهای دیجیتالی می‌توان برای تایید عملکرد محصول استفاده کرد. این تکنولوژی نشان می‌دهد محصولات در حال حاضر چگونه در دنیای فیزیکی عمل می‌کنند. دوقلو دیجیتال از طریق یک اتصال فیزیکی مجازی به شما امکان می‌دهد نحوه عملکرد یک محصول را در شرایط مختلف تجزیه و تحلیل کنید و تنظیماتی را در دنیای مجازی انجام دهید تا مطمئن شوید که محصول فیزیکی آینده دقیقا مطابق برنامه عمل خواهد کرد. مهم نیست که چقدر سیستم‌ها و مواد پیچیده هستند دوقلوهای دیجیتالی به محصول شما کمک می‌کنند تا در این پیچیدگی بتوانید بهترین تصمیم ممکن را بگیرید.
استفاده از دوقلوهای دیجیتال در برنامه ریزی و تولید
برای این که متوجه شوید در یک فرآیند تولید قبل از اینکه چیزی واقعا وارد مرحله تولید شود، در فروشگاه چقدر خوب کار خواهد کرد، باید از دوقلوی دیجیتال استفاده کنید. شرکت‌ها با شبیه سازی فرآیند از طریق دوقلوی دیجیتال و تجزیه و تحلیل چرایی اتفاقات با استفاده از رشته دیجیتال، می‌توانند یک روش تولید ایجاد کنند که تحت شرایط مختلف کارآمد بماند.
با ایجاد دوقلوهای دیجیتالی محصول می‌توان به تولید بیشتری دست یافت. کسب و کارها با استفاده از داده‌های محصول و تولید دوقلوهای دیجیتال می‌توانند از خرابی پر هزینه تجهیزات جلوگیری کنند و حتی پیش بینی کنند که چه زمانی تعمیر و نگهداری برای پیشگیری ضروری است. این جریان ثابت اطلاعات دقیق، فرایند تولید را قادر می‌سازد که سریع‌تر، کارآمدتر و قابل اعتمادتر باشد.
عملکرد دوقلوهای دیجیتال
با استفاده از دوقلوهای دیجیتال داده‌های عملیاتی ضبط و تجزیه و تحلیل می‌شوند. محصولات هوشمند و کارخانه‌های هوشمند، حجم عظیمی از داده‌ها را تولید می‌کنند. دوقلوی دیجیتال این داده‌ها را از محصولات و کارخانه‌ها جمع آوری و آن‌ها را تجزیه و تحلیل می‌کند تا اطلاعات نهایی را برای تصمیم گیری آگاهانه ارائه دهد. با استفاده از عملکرد دوقلوهای دیجیتالی، شرکت‌ها می‌توانند:
فرصت‌های تجاری جدید ایجاد کنند.
برای بهبود مدل‌های مجازی اطلاعاتی به دست آورند.
داده‌های عملیاتی را جمع آوری و تجزیه و تحلیل کنند.
باعث بهبود کارایی محصول و سیستم تولید شوند.
دوقلو دیجیتال توسط چه کسانی ساخته می‌شود؟
دوقلوهای دیجیتالی توسط تیم بزرگی از مهندسان، طراحان و دانشمندان دیتا ساخته می‌شوند. مهندسان و طراحان برای طراحی نمونه اولیه محصول فیزیکی مورد نظر، در ابتدا با در دست داشتن مصالح، مواد، اندازه و ابعاد اجسام در یک نرم افزار می‌توانند دوقلوی دیجیتال را طراحی کنند. دانشمندان دیتا می‌توانند اطلاعاتی را از دانش فیزیکی جسم مورد نظر برای به وجود آوردن یک نمونه ریاضی در دنیای مجازی جمع آوری و استخراج کنند.
دوقلو دیجیتال چگونه کار می‌کند؟
دوقلو دیجیتال یک مدل مجازی است که برای شبیه سازی دقیق اجسام فیزیکی طراحی شده است. برای مثال: توربین بادی با حسگرهایی مطابق با آب و هواهای مختلف مجهز شده است. این حسگرها داده‌هایی را در مورد جنبه‌های مختلف عملکرد جسم فیزیکی مانند: انرژی خروجی، دما، شرایط آب و هوایی و موارد دیگر ارائه می‌دهد. سپس این داده‌ها به یک سیستم پردازش منتقل و به نسخه دیجیتال تبدیل می‌شود.
مدل مجازی برای اجرای شبیه سازی‌ها، مطالعه مسائل مربوط به عملکرد و بهبودهای احتمالی، همه با هدف ایجاد اطلاعات ارزشمند استفاده می‌شود. در نهایت تمام این اطلاعات به جسم فیزیکی اعمال خواهد شد. زندگی دوقلوی دیجیتال با متخصصان در ریاضیات کاربردی یا علوم داده شروع می‌شود که بر روی فیزیک و داده‌های عملیاتی یک جسم یا سیستم فیزیکی تحقیق می‌کنند تا یک مدل ریاضی شبیه ساز را توسعه دهند. توسعه دهندگانی که دوقلوهای دیجیتالی ایجاد می‌کنند تا اطمینان حاصل کنند که حسگرهای مدل رایانه مجازی می‌توانند داده‌هایی را از نسخه دنیای واقعی جمع آوری کنند. این به نسخه دیجیتالی امکان تقلید و شبیه سازی اتفاقات در نسخه اصلی را در زمان واقعی می‌دهد.
یک دوقلو دیجیتالی می‌تواند به همان اندازه که شما نیاز دارید پیچیده یا ساده باشد. مقادیر متفاوتی از داده‌ها تعیین می‌کنند که آیا این مدل دقیقا نسخه فیزیکی دنیای واقعی را شبیه سازی می‌کند یا خیر. این دوقلو را می‌توان به عنوان یک نمونه اولیه محصول در حین توسعه استفاده کرد. در واقع، این دوقلو دیجیتال می‌تواند برای مدل سازی آنچه ممکن است در نسخه فیزیکی هنگام ساخت رخ دهد، مورد استفاده قرار بگیرد.
انواع دوقلوهای دیجیتال
دوقلوهای دیجیتال معمولا به زیر گروه‌هایی تقسیم می‌شوند که گاهی اوقات عبارتند از: نمونه اولیه دوقلو دیجیتال (DTP)، نمونه دیجیتال دوقلو (DTI) و مجموع دوقلوی دیجیتال (DTA). DTP شامل طراحی‌ها، تجزیه و تحلیل‌ها و فرآیندهایی است که تولید یک محصول فیزیکی را تحقق می‌بخشد. قبل از اینکه یک محصول فیزیکی وجود داشته باشد، DTP وجود دارد بنابراین در واقع یک دوقلو دیجیتال نیست. DTI دوقلو دیجیتالی یک نمونه جداگانه از محصول پس از تولید است. DTA مجموعه‌ای از DTI است که داده‌ها و اطلاعات آن می‌تواند برای بازجویی در مورد محصول فیزیکی و یادگیری استفاده شود. دوقلو دیجیتال یک ساختار منطقی است، به این معنی که داده‌ها و اطلاعات واقعی ممکن است در برنامه‌های دیگر موجود باشد.
دوقلوی دیجیتال چه تاثیری بر صنعت داشته است؟
از طریق ادغام فناوری‌هایی مانند: هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و تجزیه و تحلیل نرم افزاری با داده‌ها، دوقلو دیجیتال یک مدل شبیه سازی ایجاد می‌کند که می‌تواند در کنار یا به جای همتای فیزیکی به روز رسانی شود. این به شرکت‌ها اجازه می‌دهد تا یک چرخه توسعه کاملا کامپیوتری را از طراحی تا راه اندازی ارزیابی کنند. با تقلید از دارایی‌های فیزیکی، چارچوب‌ها و عملیات برای تولید داده‌های پیوسته، یک دوقلو دیجیتال به صنعت اجازه می‌دهد تا زمان خرابی را پیش بینی کند، به شرایط متغیر واکنش نشان دهد، طراحی کند و موارد دیگر.
دوقلوی دیجیتال کلید توسعه Industry 4.0 برای ارائه اتوماسیون، تبادل داده و فرآیندهای تولید پیوسته و همچنین عرضه محصول است. کارکنان صنعت قادر به نظارت بر عملیات در زمان واقعی، ارائه هشدارهای قبلی از خرابی‌های احتمالی و امکان بهینه سازی و ارزیابی عملکرد زمان واقعی با حداقل از دست دادن بهره وری هستند.
نتیجه گیری
دوقلو دیجیتال یک نمایش مجازی یک سیستم فیزیکی در زمان واقعی است که به عنوان همتای دیجیتال غیر قابل تشخیص آن برای اهدافی مانند: شبیه سازی سیستم، یکپارچه سازی، آزمایش، نظارت و نگهداری عمل می‌کند. دوقلوهای دیجیتال نتیجه بهبود مستمر در ایجاد طراحی محصول و فعالیت‌های مهندسی هستند. این تکنولوژی دائما در حال یادگیری مهارت‌ها و قابلیت‌های جدید است؛ به این معنی که می‌تواند به تولید اطلاعات مورد نیاز برای بهتر کردن محصولات و کارآمد کردن فرآیندها ادامه دهد.
