دوقلوی دیجیتالDigital Twin

 مفهوم «دوقلوی دیجیتال» (Digital Twin) امروزه برای مشاغل و کسب‌وکارها مورد اهمیت قرار گرفته و به‌طور قابل اعتمادی به‌عنوان یک ترند حیاتی در فناوری نام‌گذاری شده است. این فناوری توانسته تمامی فرایندهای سنتی همچون روش کار، طراحی، ساخت، برنامه‌ریزی، شبیه‌سازی و پیش‌بینی را تغییر دهد.

امروزه فناوری دوقلوی دیجیتال روش ساخت و تولید رایج در گذشته را به سمت تجمیع جهان اینترنت اشیاء، هوش مصنوعی و تجزیه‌وتحلیل داده‌ها سوق داده است.

همچنان که محصولات جدید پیچیده‌تر شده‌اند، داشتن یک معادل دیجیتال به دانشمندان داده و سایر کارشناسان فناوری اطلاعات این توانایی را می‌دهد تا در ساخت و تولید آن‌ها سناریوهای مختلفی را پیش روی خود داشته باشند و به بهره‌وری بالایی برسند.

دوقلوی دیجیتال چیست؟

دوقلوی دیجیتال یک مدل نرم‌افزاری فعال از یک شیء فیزیکی است. این مدل شامل بینش‌هایی در مورد اندازه، قطعات، عملکرد و غیره می‌شود. همچنین اطلاعات فعلی و گذشته در مورد سایر آیتم‌ها را با استفاده از سنسورهایی که روی محصول مستقر هستند، ذخیره می‌کند. سپس این داده‌ها تجزیه‌وتحلیل می‌شوند و بینش‌های منحصربه‌فردی را برای ساخت، تولید و حتی تعمیر و نگهداری محصولات در اختیار مشاغل و کسب‌وکارها قرار می‌دهند.

هر دوقلوی فیزیکی که روی پلتفرم مجازی تکثیر شده، درواقع یک نسخه دیجیتالی تقریباً واقعی از همان شی‌ء فیزیکی است. این پُل ارتباطی بین دنیای دیجیتال و جهان فیزیکی است. کاربرد اصلی آن بهبود عملکرد تجاری، از طریق تجزیه‌وتحلیل داده‌ها و نظارت بر سیستم‌ها برای جلوگیری از بروز مشکلات قبل از وقوع آن‌ها و جلوگیری از خرابی است.

شبیه‌سازی‌های ایجادشده به خلق، برنامه‌ریزی فرصت‌ها و به‌روزرسانی‌های آینده در فرایند یا محصول کمک می‌کند. مزایای نوآوری دوقلوی مجازی بی‌شمار است، به‌طور مثال تجارت، کشاورزی، دولت، حمل‌ونقل و خرده‌فروشی‌ها از مزایای این فناوری بهره می‌برند.

این فناوری چگونه کار می‌کند؟

روی محصول واقعی تعدادی سنسور جمع‌آوری اطلاعات نصب شده که اطلاعاتی را فراهم می‌کند. این اطلاعات به دوقلوی دیجیتال اجازه می‌دهد تا شیء فیزیکی را به‌طور آنی شبیه‌سازی کند درنتیجه در مورد عملکرد و مسائل یا معایب احتمالی بینش‌هایی در اختیار صاحبان مشاغل قرار دهد. یک دوقلوی دیجیتال حتی می‌تواند به‌عنوان نمونه اولیه از یک محصول باشد و درنتیجه مهندسان و کارشناسان می‌توانند با تجزیه‌وتحلیل و بررسی این دوقلوی دیجیتال نمونه اصلی را ایجاد کنند.

این فناوری باعث می‌شود تا هزینه‌های تولید کمتر شود، زیرا سازمان‌ها در صورت کسب اطمینان از صحت محصولات، هزینه خواهند کرد. همچنین با وجود این تکنولوژی برای انجام آزمایش‌های فیزیکی پرهزینه یا به‌روزرسانی محصولات هیچ الزامی وجود ندارد.

تحقیقات انجام‌شده نشان می‌دهد این ایده تا بیش از 50 درصد هزینه‌های توسعه نسل بعدی ماشین‌آلات را کاهش می‌دهد. مزایای فناوری دوقلوی دیجیتال علاوه بر این، اطمینان بیشتری را برای افزایش عملکرد محصول و کمک به انتخاب‌های پیچیده فراهم می‌کند و نیز خرابی بی‌رویه روباتیک و ماشین‌آلات را پیش‌گویی می‌کند.

دوقلوی دیجیتال را می‌توان به سه نوع تقسیم کرد که زمان‌های مختلف استفاده از فرآیند را نشان می‌دهند:

• مدل پیش الگوی دوقلوی دیجیتال (Digital Twin Prototype) DTP: این کار قبل از تولید یک محصول فیزیکی انجام می‌شود.
• نمونه دوقلوی دیجیتال Digital Twin Instance) DTI): این کار پس از تولید روی یک محصول به منظور اجرای آزمایش‌ها‎ با سناریوهای مختلف انجام می‌شود.
• جمع‌آوری دوقلوی دیجیتال DTA: این مدل، اطلاعات DTI را برای تعیین قابلیت‌های یک محصول، اجرای پیش آگهی‌ها و آزمایش پارامترهای عملیاتی جمع‌آوری می‌کند.

هر زمان که محصول یا فرآیندی باید آزمایش شود، چه در مرحله طراحی، اجرا، نظارت و چه در مرحله بهبود محصول، از دوقلوهای دیجیتال می‌توان برای صرفه‌جویی در وقت و هزینه استفاده کرد.

مزایای استفاده از دوقلوی دیجیتال

مزایای استفاده از دوقلوی دیجیتال بسته به زمان و مکان استفاده از آن، متفاوت است. به‌عنوان مثال، استفاده از همزاد دیجیتال برای نظارت بر محصولات موجود مانند توربین بادی یا خط لوله انتقال نفت، می‌تواند هزینه‌های تعمیر و نگهداری را کاهش دهد. از دوقلوهای دیجیتال همچنین می‌توان برای نمونه‌سازی قبل از تولید، کاهش ایرادات محصول و کوتاه شدن زمان عرضه محصول به بازار استفاده کرد. از سایر موارد استفاده از همزاد دیجیتال می‌توان به بهبود فرآیند، چه نظارت بر سطح کارکنان در برابر خروجی و چه هم ترازی یک زنجیره تأمین با نیازهای تولید یا نگهداری اشاره کرد.

از مزایای مشترک این فناوری می‌توان به افزایش قابلیت اطمینان و در دسترس بودن از طریق نظارت و شبیه‌سازی برای بهبود عملکرد اشاره کرد. این فناوری همچنین می‌تواند خطر اتفاقات و خرابی‌های برنامه‌ریزی نشده را کاهش داده، با پیش‌بینی خرابی قبل از وقوع خرابی، هزینه‌های تعمیر و نگهداری را کاهش داده و با برنامه‌ریزی نگهداری، تعمیر و سفارش قطعات جایگزین، از تأثیر منفی بر اهداف تولید جلوگیری ‌کند. همزاد دیجیتال همچنین می‌تواند با تجزیه و تحلیل مدل‌های سفارشی سازی، پیشرفت مستمر داشته باشد و از طریق آزمایش عملکرد در زمان واقعی، کیفیت محصول را تضمین کند.

با تمام ویژگی‌های منحصر به فرد این فناوری، استفاده از همزاد دیجیتال در تمام زمینه‌ها مناسب و کاربردی نیست و می‌تواند پیچیدگی‌ها را افزایش دهد. برخی از مشکلات کسب و کار به سادگی و بدون استفاده از همزاد دیجیتال، بدون سرمایه‌گذاری و صرف زمان و هزینه بسیار، قابل حل هستند.

کاربرد دوقلوهای دیجیتال

دوقلوهای دیجیتال در طیف گسترده‌ای از صنایع و با کاربردها و اهداف مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند. برخی از نمونه‌های قابل توجه عبارت اند از:

• تولید

دوقلوهای دیجیتال می‎توانند زمان تولید را کاهش داده و تولید را کارآمدتر و ساده‌تر کنند.

• خودروسازی

یک نمونه استفاده از دوقلوهای دیجیتال، در صنعت خودرو است که با جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل داده‌های عملیاتی، یک وسیله نقلیه به‎منظور ارزیابی وضعیت آن در نسخه واقعی و اطلاع از پیشرفت‌های محصول، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

• فروش

خارج از تولید و صنعت، از دوقلوی دیجیتال در بخش خرده‌فروشی برای مدل‌سازی و افزایش تجربه مشتری چه در سطح یک مرکز خرید و چه در سطح فروشگاه‌های خاص استفاده می‌شود.

• مراقبت‌های بهداشتی

بخش پزشکی از همزاد دیجیتال در زمینه‌هایی مانند اهدای عضو، آموزش جراحی و روش‌های خطرساز، بهره‌مند شده است. این فناوری افرادی که در بیمارستان‌ها هستند، اماکنی که ممکن است عفونت وجود داشته باشد و کسانی که ممکن است از طریق تماس با عفونت در معرض خطر باشند را مدل‌سازی و مشخص می‌کند.

• مدیریت بحران

تغییرات آب و هوایی جهانی در سال‌های اخیر در سراسر جهان تأثیرات مخرب بسیاری را بر جای گذاشته است. همزاد دیجیتال می‌تواند با ایجاد آگاهی از زیرساخت‎های هوشمند، برنامه‌های واکنش اضطراری و نظارت بر تغییرات آب و هوا، با این تغییرات و اثرات مخرب آن مقابله کند.

• شهرهای هوشمند

همچنین می‌توان از دوقلوهای دیجیتال برای کمک به پایداری بیشتر اقتصادی، زیست محیطی و اجتماعی شهرها استفاده کرد. مدل‌های مجازی می‌توانند تصمیمات برنامه‌ریزی شده را هدایت کنند و راه‌حل‌هایی برای بسیاری از چالش‌های پیچیده شهرهای مدرن ارائه دهند. به‌عنوان مثال، با پاسخ‌های به‌موقع به مشکلات می‌توان جلوی برخی از اتفاقات را گرفت. با استفاده از دوقلوهای دیجیتال می‌توان از ظرفیت بیمارستان‌ها آگاه شد تا در برابر بحران‌ها، واکنش‌ها هدفمند باشند.

بهره‌وری بالا با استفاده از تکنولوژی دوقلوی دیجیتال

فناوری دوقلوی دیجیتال به بسیاری از مشاغل و کسب و کارها کمک کرده است تا در زمان و هزینه، صرفه‌جویی کنند و عملکرد و بهره‌وری خود را بهبود ببخشند. همچنین با استفاده از این فناوری، تجهیزات در شرایط بهتر و مطلوب‌تری نگهداری می‌‌شوند و هزینه تعمیر آنها کاهش پیدا می‌کند. می‌توان گفت این فناوری توانسته است روش‌های سنتی را پشت سر گذاشته و در مراحل طراحی، ساخت و برنامه‌ریزی، تغییرات محسوسی را ایجاد کرده است. کسب و کارهایی که محصولات پیچیده تولید می‌کنند، استفاده از این فناوری در ساخت و تولید محصولات، کمک زیادی به آنها می‌کند و بهره‌وری آن‌ها را بسیار بالا می‌برد.