دوقلوهای دیجیتالی Digital Twin (قسمت اول)

حمیده مولائی، مدیرمسئول:

دوقلوی دیجیتال، نمایش یک جسم فیزیکی به صورت مجازی است که می‌تواند یک کپی از جسم فیـزیکی بـاشد. در اصل دوقلـوی دیـجیتالـی یک بـرنـامـه رایـانـه‌ای اسـت کـه بـا استفـاده از داده‌هـا در دنیـای واقعی شبیه‌سـازی‌هایی را می‌سازنـد که عملکـرد محصول یا یک فرآیند را پیش بینی می‌کنند. بـا پیشرفت علـم و تکنولوژی این مدل‌های شبیه‌سازی و الگوهای مجازی به یک اصل مهم در مهندسی مدرن برای ایجاد نوآوری و بهبود عملکرد تبدیل شده است. دوقلوهای دیجیتالی تیم‌ها را قـادر می‌سازند تا به طور مشترک، سیستـم‌های پیچیـده 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.

تاریخچه دوقلوهای دیجیتال

دوقلوهای دیجیتال در کتاب دنیای آینه ای دیوید گلرنتر (David Gelernter) در سال 1991 پیش بینی شده بودند. در سال 2002، گریـوز به دانشگاه میشیگان منتقـل شـد و بـه‌طور رسمـی در کنفرانس انجمـن مهندسان تـولیـد در تــروی، مفهـوم سرانجام، جان ویکرز ناسا در سال 2010 اصطلاح جدیدی به نام “دوقلوی دیجیتال” معرفی کرد. با این حال، ایـده اصلی استفـاده از یک دوقلوی دیجیتـال به عنوان وسیله‌ای، برای مطالعه یک جسـم فیـزیکی را خیلـی زودتـر از آن موعـد می‌تـوان مشـاهده کـرد. درواقع، بـه درستی می‌توان گفت که ناسـا در طول مأموریت‌های اکتشاف فضایی خـود در دهه 1960، پیشگام استفاده از فناوری دوقلوی دیجیتالی بود، زمانی که هر فضاپیما در حال سفر دقیقاً در یک نسخه زمینـی که بـرای اهداف مطالعـه و شبیه‌سازی، توسط پرسنل ناسا تکرار شد.

دوقلـوی دیجیتـال توسط چـه کسانی ساخته می‌شود؟

دوقلـوهـای دیجیتالـی توسط تیم بـزرگی از مهندسان، طراحـان و دانشمندان دیتـا 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 دو قلوی دیجیتال را طراحی کنند.

دانشمنـدان می‌تواننـد اطلاعاتـی را از دانـش فیزیکـی جسم مـورد نظر برای به وجود آوردن یک نمونه ریاضی در دنیای مجازی جمع آوری و استخراج کنند.

انواع اصلی دوقلوهای دیجیتال چیست؟

فناوری دوقلوی دیجیتال را می‌توان به چهار نوع متمایز تقسیم کرد که هر کدام ویژگی‌ها و مزایای منحصر به فرد خود را دارند. این دوقلوها، دوقلوهای جزء، دارایی، سیستم و فرآیند هستند.

دوقلوهای جزء: دوقلوهای کامپوننت مدل‌های دیجیتالی، اجزا یا قطعات مجزا مانند موتورها، سنسورها، سوئیچ‌ها و … هستند. آنها اطلاعات دقیقی در مورد عملکـرد و رفتار یک جزء در زمـان واقعـی و در طول زمـان ارائه می دهند. این ویژگی به سازمان‌ها کمک می‌کند تا سلامت و عملکرد این اجزاء را بررسی کنند و در صورت نیاز تغییرات لازم را ایجاد کنند.

دوقلوهای دارایی: دوقلوهای دارایی مدل‌های دیجیتالی، دارایی‌های فیزیکی مانند ساختمان‌ها، ماشین‌ها و وسایل نقلیه هستند. آنها اطلاعات مربوط به وضعیت عملیاتی دارایی، داده های عملکرد و شرایط محیطی را در زمان واقعی ارائه می دهند. این موضوع به سازمان‌ها کمک می‌کند تا زمان خرابی را کاهش دهند و کارایی عملیات خود را بهبود بخشند.

سیستم دوقلوها :سیستم دوقلوهـا، مدل‌های دیجیتالـی، از کـل سیستم‌ها یا فرآیندها هستند. آنها به سازمان ها اجازه می دهند تا عملکرد سیستم را نظارت و تجزیه و تحلیل کنند و مناطقی را که می‌توان در آنها بهبود ایجاد کرد را شناسایی کرد. سیستم‌های دوقلـو سازمان‌ها را قادر می‌سازد تـا فرآیندهای خود را بهینه کرده و نحوه عملکرد خود را بهبود بخشند.

فرآیند دوقلوها: دوقلوهای فرآیند مدل‌های دیجیتالی، اطلاعات دقیقی در مورد نحوه تعامل مشتریـان با محصولات و خدمات سازمان در زمان واقعی ارائـه می‌دهند. این به سازمان‌ها کمک می‌کند تا مناطقی را که می‌توان تجربه مشتری را در آنها بهبود بخشید، شناسایی کرد.

کاربردهای دوقلوهای دیجیتالی

کاربردهای دوقلوهای دیجیتالی بسیار گسترده و متنوع هستند و در زمینـه‌های مختلفـی از جملـه هنـر، آمـوزش، تبلیغـات، سرگرمـی، ساخت تصـاویر و ویدئوهـا، ساخت محتـوای آموزشـی و تبلیغاتـی، مراقبت‌های بهداشتی، پژوهش های علمی اشاره کرد. در ادامه، به برخی از کاربردهای اصلی آنها اشاره می‌کنیم:

* آب، برق و انرژی: شرکت‌های بـرق در حـال بررسی دوقلـوهای دیجیتال برای طراحی، نظارت و نگهداری نیروگاه ها، شبکه های برق، انتقال و مصرف هستند. این فناوری همچنین می‌تـواند به بهبود کارایـی سیستـم‌های انرژی تجدیدپذیر، مانند تأسیسات خورشیدی و مزارع بادی، که تولید آنها کمتر از نیروگاه‌های سوخت فسیلی قابل پیش‌بینی است، کمک کند. دوقلوهای دیجیتـالی فرآیندی می‌تـوانند روزی منعکـس کننده کـل شبکه های الکتریکی باشند.

* خرده فروشی و تجارت الکترونیک: خرده‌فروشان شروع به استفاده از دوقلوهای دیجیتالی برای مدل‌سازی محل قرارگیری محصول، سفر مشتـری از طریـق فروشگاه و تأثیـر چیدمان‌هـای جدیـد فروشگـاه کرده‌اند. برخی از شرکت‌ها استفاده از این فناوری را برای ایجاد دوقلوهای آنلاین فروشگاه های خود برای افزایش علاقه به سایت های تجارت الکترونیک خود آغاز کرده‌اند. دوقلوهای دیجیتال همچنین به بهبود واقعی تصاویر سه بعدی محصول کمک می کنند.

* تولید: Digital Twin امروزه آماده است که بخش تولید را کاملاً تحت تأثیر خود قرار داده و چهره آن را تغییر دهد. آنها می‌توانند به طور مستقیم روی نحوه طراحی محصولات مختلف و نگهداری از آن‌ها اثرگذار باشند. همین عامل نیز باعث می‌شود تا بخش تولید صنایع مختلف کارآمدتـر و بهینـه‌تـر شده و درعین‌حال مـدت‌زمان موردنیاز برای تولید محصـولات نیـز کاهش پیدا کند. این همزادها در بخش خودرو و تولیـد خودرو نیز کاربردهای زیادی دارند و می‌توانند برای ایجـاد مدل‌های مجازی از وسایل نقلیه مختلف مورد استفاده قرار گیرند.

* برنامه‌ریزی و پیاده‌سازی شهرهای هوشمند: با استفاده از دوقلوهای دیجیتال و داده‌های مربوط به تجهیزات اینترنت اشیاء بسیار کارآمدتر و ساده‌تر خواهد شد. همزادهای دیجیتال می‌توانند به بهبود توسعه اقتصادی و مدیریتی در این حوزه کمک کرده و از طرفی باعث کاهش اثرات زیست‌محیطی نیز شوند.

* افزایش حفاظت از حمل و نقل: شرکت‌های لجستیک می‌توانند با کمک دوقلوهای دیجیتال، چگونگی تأثیر شرایط بسته‌بندی متفاوت بر تحویل محصول را تجزیه و تحلیل کنند.

* ایجاد یک شبکه لجستیکی دوقلـوی دیجیتالـی یک شبکـه جاده‌ای اطلاعاتی در مـورد وضعیت ترافیک، طرح راه و ساخت و ساز حمل می‌کند. با این دانش، شرکت‌های لجستیک می‌توانند مسیرهای توزیع و مکان‌های ذخیره‌سازی موجودی را طراحی کنند.

* ساخت و ساز: یک دوقلو دیجیتال می‌تواند به شرکت‌های ساختمانی کمک کند تا درک کنند که یک ساختمان در زمان واقعی چگونه عمل می‌کند، که به آنها اجازه می‌دهد تا عملکرد را برای بهینه‌سازی کارایی تغییر دهند.

: Refrences

digitaldirections.com

www.ibm.com research.aimultiple.com

www.toobler.com