دوقلوهای دیجیتالی(قسمت دوم)

حمیده مولائی، مدیر مسئول:

اشـاره:

در نشریـه قبـل، مقدماتـی من‌باب دوقلوی دیجیتال پرداختیم و اشاره نمودیم که دوقلوی دیجیتال، نمایش یک جسم فیزیکی به صورت مجـازی است که می‌توانـد یک کپی از جسم فیـزیکی بـاشد. در اصل دوقلـوی دیـجیتالی یک برنامه رایانه‌ای اسـت کـه با استفـاده از داده‌هـا در دنیـای واقعی شبیه‌سـازی‌هایی را می‌سازنـد که عملکـرد محصول یا یک فرآیند را پیش بینی می‌کنند. کاربردهـای آن در آب- برق- انرژی، تجارت الکترونیک، برنامه‌ریزی و پیاده‌سازی شهرهای هوشمند، ساخت و ساز و… می باشد.

در ادامه به نحوه کارکرد و مثال‌هایی عینی از آن می‌پردازیم:

دوقلوی دیجیتال چگونه کار می‌کند؟

دوقلـوی دیجیتـال یک مدل مجـازی است که برای شبیه‌سازی دقیـق اجسـام فیزیکی طراحی شده است. برای مثال: توربین بادی با حسگرهایی مطابق بـا آب و هواهـای مختلف مجهـز 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 پـردازش منتقل و به نسخـه دیجیتال تبدیل می‌شود. مـدل مجازی بـرای اجرای شبیـه‌ 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.

زندگـی دوقلـوی دیجیتـال با متخصصان در ریاضیات کاربردی یا علوم داده شروع می‌شود که بـر روی فیـزیک و داده‌هـای 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 دقیقاً نسخه فیزیکی دنیای واقعی را شبیه ‌سازی می‌کند یا خیر.

این دوقلو را می‌توان به عنـوان یک نمونه اولیه محصول در حین تـوسعه استفاده کرد. در واقع، این دوقلوی دیجیتال می‌تواند برای مدل‌سازی آنچـه ممکـن است در نسخـه فیزیکی هنگام ساخت رخ دهد، مورد استفاده قرار بگیرد.

نمونه هایی از دوقلوهای دیجیتال در عمل

ABB – Robotics رباتیک یکی دیگر از صنایعـی است که از ظهور دوقلوهای دیجیتال سود می‌برد. ABB، یک شرکت روباتیک پیشـرو، از دوقلوهای دیجیتـال برای آزمایش پیکربندی‌های رباتیک در خطوط تولید مجـازی قبل از اینکه در زندگـی واقعی ساخته شوند، استفاده می‌کند. این شبیه سازی فرآیند پیکربندی را ساده کرده و منجر به کاهش تعداد نمونه‌های اولیه‌ای شده است که باید ساخته شوند. وجود دوقلـوهای دیجیتالی در دستـرس، به این معنی است که ABB می‌تواند کل فـرآیند نصب ربات را به صورت مجازی شبیه‌سازی کند و علاوه بر این، فرآیند انتخاب یکپارچه را برای کارخانه‌ها و خطوط تولید فراهم می‌کند.

پروژه قلب زنده The Living Heart Project آیـا مـی‌توانیـد تصور کنیـد از دوقلـوهای دیجیتالی برای مطالعه قلب استفـاده کنند؟ پـروژه قلب زنـده یک ابتکار تحقیقاتی است که از دوقلوهای دیجیتالی برای متحول کردن آمـوزش و پـرورش در صنعت مراقبت‌هـای بهداشتی استفاده می‌کند. بـا یک کپی مجـازی از قلب انسان، محققـان می‌توانند رفتار و پویایی آن را به روشی مطالعه کننـد که با قلب واقعـی امکان پذیر نیست. سپـس متخصصـان مراقبت هـای بهداشتـی می‌توانند درک بیماری قلبی را بهبود بخشند و درمان‌های جدیدی را توسعه دهند. از آنجایی که بیماری قلبی علت اصلی مرگ و میر در جهان است، این فناوری جدید می‌تواند به کاهش هزینه‌ها و تأخیرها، القای اعتماد به نفس و بهبود ایمنی بیمار کمک کند.

GE – Aviation جنـرال الکتـریک شرکت دیگری است کـه چنـدین سـال است از دوقلوهای دیجیتـال استفاده می‌کند. این شرکت از دوقلوهای دیجیتال برای بهبود طراحی و عملکرد طیف وسیعی از محصولات از جمله مـوتورهای جت و توربین‌های گازی استفاده کرده است. جنرال الکتریک از دوقلوهای دیجیتال برای ایجـاد یک «موتـور مجـازی» استفـاده کرده است که مـی‌تواند بـرای آزمایـش ایده هـا و استراتژی‌های جـدید قبـل از اجـرای آنها در دنیای واقعی استفاده شود.

این روش به کاهش خطر خرابی محصول کمک می‌کند و روند توسعه را سرعت می بخشد. این شرکت از طریق قابلیت‌های پایش بی‌درنگ دوقلوهـای دیجیتـال، 1.6 میلیـارد دلار بـرای مشتریان صرفه‌جویی کرده است. آنها همچنین ضایعات محصول را تا %75 و هزینه‌های کلی را تا %30 کاهش داده اند که دلیل آن یک نمای اولیه و انتها به انتها از محصول است.

بستـر مجـازی سنگاپـور پلتفـرم مجـازی سنگاپور از Digital Twin برای تکمیل کپی دیجیتالی دولت-شهر استفاده کرده است. این پلتفرم به عنـوان یک کپی جامـع از شهر سنگاپور عمل می‌کند و به رسیدگی و مقابله با چالش های برنامه ریزی شهری کمک می کند. با استفاده از دوقلوهای دیجیتال، آنها می‌توانند راه‌حـل‌هـای مختلفـی را بـرای بـهبـود شهـر شبیه سازی و آزمایش کنند.

این بهبود می‌تواند در مورد هر چیزی باشد، از زیرساخت ها و سیستم های حمل و نقل گرفته تا محیط شهری. یکی از نقاط قوت پلتفرم مجـازی سنگاپـور در توانایـی آن در تـرکیب داده های به روز از منابع مختلف نهفتـه است. با ادغـام این داده‌ها، این پلتفرم می‌تواند سناریوهـای مختلف را به دقت شبیه سازی کند. برای مثال، برنامه‌ریزان شهـری می‌توانند تأثیر پروژه‌های زیرساختـی پیشنهـادی را بر تـراکم تـرافیک ارزیـابی کنند، گلوگاه‌های بالقوه را شناسایی کرده و شبکه‌های جـاده‌ای را بر ایـن اساس بهینه‌سازی کنند. آنها همچنین می‌توانند اثرات بارندگی شدید بر سیستم های زهکشی را برای کاهش خطر سیل در مناطق آسیب‌پذیر، تجزیه و تحلیـل و پیش بینی کنند.

این فناوری به شرکت‌ها اجازه می‌دهد تا یک نسخه مجـازی از محصول یا فرآیند خود بسازند و قبل از حرکت به سمت تولید واقعی، آن را آزمایش کنند. مـاکت مجـازی با استفـاده از داده هـای زمـان واقعی و دقیـق، بـرای تقلیـد از محصـول دنیای واقعـی ایجاد می‌شود. با آزمـایش این مـاکت در محیط‌های مختلـف، شرکت‌هـا می‌توانند نحوه عملکرد محصـول را درک کننـد و در نهـایت تغییراتی را برای بهبود آن اعمال کنند.

: Refrences

digitaldirections.com www.ibm.com

www.toobler.com

research.aimultiple.com