همزاد دیجیتال یا Digital Twin نسخه دیجیتال و مجازی یک شیء یا سیستم فیزیکی است که با آن همگام شده است. همزادهای دیجیتال از سنسورها و داده ها برای جمع‌آوری اطلاعات در مورد ویژگی ها، شرایط و عملکرد یک شیء فیزیکی مانند یک ماشین، ساختمان یا زیرساخت استفاده می‌کنند. این اطلاعات سپس برای ساخت یک مدل دیجیتال که منعکس کننده وضعیت واقعی شیء است، مورد استفاده قرار می گیرد. همزادهای دیجیتال کاربردهای زیادی دارند و می توانند به بهینه سازی عملیات، پیش‌بینی خرابی ها و برنامه ریزی تعمیر و نگهداری کمک کنند.
همزاد دیجیتال چیست و چیکار می کند؟
همزاد دیجیتال یک مدل مجازی است که برای انعکاس دقیق یک جسم فیزیکی طراحی شده است. شی مورد مطالعه که می‌تواند هر چیزی باشد، به عنوان مثال، یک توربین بادی، با حسگرهای مختلف مرتبط در قسمت‌های مختلف مجهز می‌شود. این حسگرها و سنسورها داده‌هایی را در مورد جنبه‌های مختلف عملکرد جسم فیزیکی مانند انرژی خروجی، دما، شرایط آب و هوایی و موارد دیگر تولید می‌کنند. سپس این داده‌ها به یک سیستم پردازش منتقل می‌شود و به نسخه دیجیتال اعمال می‌شود تا همزاد دیجیتال آن درست شود.
هنگامی که این داده‌ها در سیستم جایگذاری شوند، مدل مجازی می‌تواند برای اجرای شبیه‌سازی‌ها، مطالعه مسائل مربوط به عملکرد و ایجاد پیشرفت‌های احتمالی، همه با هدف ایجاد بینش‌های ارزشمند که بعدا می‌تواند به شی فیزیکی اصلی اعمال شود، استفاده شود.
همزاد دیجیتال در مقایسه با شبیه سازی
اگرچه شبیه‌سازی‌ها و همزاد دیجیتالی هر دو از مدل‌های دیجیتالی برای تکرار فرآیندهای مختلف سیستم استفاده می‌کنند، اما یک همزاد دیجیتال در واقع یک محیط مجازی است که در این محیط، یک فرایند شبیه سازی می‌شود. تفاوت بین همزاد دیجیتال و شبیه سازی تا حد زیادی به مقیاس این دو رویکرد بستگی دارد. در حالی که شبیه‌سازی معمولاً یک فرآیند خاص را مطالعه می‌کند، همزاد دیجیتال می‌تواند چندین شبیه‌سازی را برای درک و مطالعه چند فرایند متفاوت اجرا کند.
تفاوت‌های این دو رویکرد فقط در رابط با مقیاس نیست. برای مثال، شبیه‌سازی ها معمولاً از داده‌های زنده استفاده نمیکنند. اما همزاد دیجیتال حول یک جریان دو طرفه اطلاعات طراحی شده است. جریان اول زمانی است که حسگرهای شی داده‌های مربوطه را به پردازنده سیستم ارائه می‌دهند و جریان دوم هم زمانی اتفاق می‌افتد که بینش ایجاد شده توسط پردازنده با شی منبع اصلی در ارتباط با یکدیگر قرار گیرند.
پیشنهاد بهفا: مدیریت فرایند کسب و کار (BPM) چیست؟
انواع همزادهای دیجیتال
انواع مختلفی از همزادهای دیجیتال بسته به میزان بزرگنمایی محصول وجود دارد. بزرگ‌ترین تفاوت این همزادها در ناحیه‌ی کاربرد آنها است. وجود انواع مختلف و متفاوت همزادهای دیجیتالی در یک سیستم یا فرآیند معمول است. یعنی امکان دارد در یک سیستم چندین نوع همزاد دیجیتال وجود داشته باشد. در ادامه انواع همزادهای دیجیتال را بررسی کنیم تا تفاوت‌ها و نحوه کاربرد آنها را درک کنیم.
همزادهای بخش و قسمت (Component twins/Parts twins)
همزادهای بخش از ساده‌ترین مدل‌های همزادهای دیجیتال هستند که همزاد کوچک‌ترین نمونه از یک بخش عملکردی هستند. اجزای همزادهای قسمت تقریباً مثل همزادهای بخش هستند، اما مربوط به اجزایی هستند که اهمیت کمتری دارند.
همزادهای دارایی (Asset twins)
هنگامی که دو یا چند جزء با هم کار می‌کنند، چیزی را تشکیل می‌دهند که به عنوان دارایی (Asset) شناخته می شود. همزادهای دارایی به شما امکان میدهد تا تعامل این مؤلفه ها را مطالعه کنید و انبوهی از داده های عملکرد را ایجاد کنید که می‌توانند پردازش شوند تا در مرحله بعد به بینش‌های عملی تبدیل شوند.
همزاد سیستم یا واحد (System or Unit twins)
سطح بعدی بزرگنمایی شامل همزادهای سیستم یا واحد است که به شما امکان میدهد ببینید چگونه دارایی های مختلف با هم کار می‌کنند تا یک سیستم کامل را تشکیل دهند. این همزاد دید را در رابطه با تعامل دارایی‌ها فراهم می‌کنند و ممکن است منجر به بهبود فرایند شوند.
همزادهای فرایند (Process twins)
همزادهای فرآیند، نشان میدهد که چگونه سیستم‌ها با هم کار می‌کنند تا یک مرکز تولید کامل ایجاد کنند. این همزاد به این سوال جواب میدهد که آیا این سیستم‌ها همگی هماهنگ هستند تا در اوج بازدهی کار کنند، یا تأخیر در یک سیستم روی سیستم‌های دیگر تأثیر می‌گذارد؟ همزادهای فرآیند می‌توانند به تعیین طرح‌های زمان‌بندی دقیق که در نهایت بر اثربخشی کلی تأثیر می‌گذارند، کمک کنند.
پیشنهاد بهفا: بهبود فرآیند چیست؟
مزایای همزادهای دیجیتال
همزادهای دیجیتال مزایای زیادی دارند که در اینجا به مهم‌ترین آنها می‌پردازیم.
تحقیق و توسعه (R&D) بهتر
استفاده از همزادهای دیجیتال، تحقیقات و طراحی موثر محصولات را با داده‌های فراوانی که در مورد نتایج احتمالی عملکرد ایجاد می‌شود، امکان پذیر می‌کند. این اطلاعات می‌تواند به بینش‌هایی منجر شود که به شرکت‌ها کمک می‌کند قبل از شروع تولید، اصلاحات مورد نیاز محصول را انجام دهند.
بهره وری بیشتر
حتی پس از تولید یک محصول جدید، همزادهای دیجیتال می‌توانند به نظارت بر سیستم‌های تولید با چشم‌اندازی برای دستیابی و حفظ اوج بازده در کل فرآیند تولید کمک کنند.
پایان عمر محصول
همزادهای دیجیتال حتی می‌توانند به تولیدکنندگان کمک کنند تا تصمیم بگیرند با محصولاتی که به پایان چرخه عمر محصول خود می‌رسند و نیاز به پردازش نهایی دارند، از طریق بازیافت یا اقدامات دیگر چه کنند. با استفاده از همزادهای دیجیتال، سازمان‌ها می‌توانند تعیین کنند که کدام مواد محصول را بازیافت یا مجددا استفاده کنند.
بازار و صنایع همزاد دیجیتال
در حالی که دوقلوهای دیجیتال به خاطر خدمتی که ارائه می‌دهند ارزشمند هستند، استفاده از آنها برای هر تولید کننده یا هر محصولی تضمینی نیست. هر جسمی به اندازه کافی پیچیده نیست که به جریان شدید و منظم داده‌های حسگر مورد نیاز همزاد دیجیتال نیاز داشته باشد. همچنین از نقطه نظر مالی همیشه ارزش آن را ندارد که منابع قابل توجهی برای ایجاد یک همزاد دیجیتال سرمایه گذاری کنید.
به خاطر داشته باشید که یک همزاد دیجیتال یک کپی دقیق از یک جسم فیزیکی است که می‌تواند ایجاد آن را پرهزینه کند.
از سوی دیگر، انواع مختلفی از پروژه ها به طور خاص از استفاده از مدل‌های دیجیتال سود می‌برند که میتوان از جمله آنها به موارد زیر اشاره کرد:
- پروژه‌های فیزیکی بزرگ: ساختمان‌ها، پل‌ها و سایر سازه‌های پیچیده که به قوانین سخت مهندسی محدود شده‌اند.
- پروژه‌های پیچیده مکانیکی: توربین‌های جت، خودرو و هواپیما. همزادهای دیجیتال می‌توانند به بهبود کارایی در ماشین آلات و موتورهای پیچیده کمک کنند.
- تجهیزات برق: این امر شامل مکانیسم‌های تولید برق و انتقال آن می‌شود.
- پروژه های تولیدی: همزادهای دیجیتال در کمک به کارآمدی فرآیندها عالی هستند، همانطور که در محیط‌های صنعتی با سیستم‌های ماشینی همکار می‌بینید.
بنابراین، صنایعی که بیشترین موفقیت را با همزاد دیجیتال به دست می‌آورند، صنایعی هستند که با محصولات یا پروژه‌های بزرگ درگیر هستند که به صورت خلاصه شامل موارد زیر هستند:
- مهندسی (سیستم‌ها)
- خودرو سازی
- تولید هواپیما
- طراحی واگن ریلی
- ساخت و ساز ساختمان
- تولید
- تاسیسات برق
پیشنهاد بهفا: بازمهندسی فرآیند کسب و کار چیست؟
کاربرد همزاد دیجیتال
همزادهای دیجیتال در حال حاضر به طور گسترده در صنایع زیر استفاده می‌شوند:
تجهیزات تولید برق
موتورهای بزرگ، از جمله موتورهای جت، موتورهای لوکوموتیو و توربین‌های تولید برق، از همزاد دیجیتال به ویژه برای کمک به تعیین چارچوب‌های زمانی برای تعمیر و نگهداری منظم، سود می‌برند.
سازه ها و سیستم های آن ها
سازه‌های فیزیکی بزرگ، مانند ساختمان‌های بزرگ یا سکوهای حفاری دریایی، می‌توانند از طریق همزادهای دیجیتال، به ویژه در طول طراحی آنها، بهبود یابند. همچنین در طراحی سیستم‌هایی که در آن ساختارها مورد استفاده قرار می‌گیرند، مانند سیستم‌های HVAC (Heating, ventilation, and air conditioning) مفید است.
عملیات ساخت
از آنجایی که همزادهای دیجیتالی قرار است کل چرخه عمر یک محصول را منعکس کنند، جای تعجب نیست که همزادهای دیجیتال در همه مراحل تولید، محصولات را از طراحی تا محصول نهایی و تمام مراحل بین آنها هدایت می‌کنند.
صنعت خودرو
خودروها انواع مختلفی از سیستم‌های پیچیده و با عملکرد مشترک را نشان می‌دهند و همزادهای دیجیتالی به‌طور گسترده در طراحی خودرو استفاده می‌شوند، هم برای بهبود عملکرد خودرو و هم افزایش کارایی تولیدشان.
برنامه ریزی شهری
مهندسین عمران و سایر افراد درگیر در فعالیت‌های برنامه ریزی شهری با استفاده از همزادهای دیجیتالی می‌توانند داده‌های فضایی سه بعدی و چهار بعدی را در زمان واقعی نشان دهند و همچنین سیستم‌های واقعیت افزوده را در محیط‌های ساخته شده بگنجانند.
جمع بندی
همزادهای دیجیتال نسخه‌های مجازی اشیاء فیزیکی هستند که با استفاده از سنسورها و داده‌ها، ویژگی‌ها و عملکرد آنها را منعکس می‌کنند. همزادهای دیجیتال کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف دارند، از جمله بهینه‌سازی عملیات، پیش‌بینی خرابی و برنامه‌ریزی نگهداری. انواع مختلف همزادهای دیجیتال از سطح اجزا تا سیستم‌های کامل وجود دارد که باعث تحقیق و توسعه بهتر، افزایش بهره‌وری و مدیریت بهتر پایان عمر محصول می‌شود.
بدون دیدگاه