التوائم الرقمية: ما هي وكيف تعمل؟

التوأم الرقمي هو نسخة رقمية من عملية أو كائن مادي. يمكن أن تكون نسخة رقمية من محرك نفاث أو سيارة أو مبنى أو حتى مدينة. يكرر التوائم الرقميون العمليات لجمع البيانات للتنبؤ بكيفية أداء الأنظمة الحقيقية. من خلال التوائم الرقمية ، يمكنك تخطيط وتنفيذ مجموعة معقدة من الأنشطة في عالم افتراضي قبل إطلاقها في العالم الحقيقي.

دعونا نلقي نظرة على كيفية عمل التوائم الرقمية.

كيف يتم تصميم التوائم الرقمية؟

تم تصميم التوأم الرقمي من خلال جمع البيانات وإنشاء نماذج حسابية لاختبارها.

جمع البيانات

لإنشاء نموذج افتراضي ، يتطلب التوأم الرقمي بيانات حول كائن أو عملية. يمكن أن تكون هذه البيانات حول دورة حياة المنتج. يمكن أن تشمل البيانات مواصفات التصميم أو معلومات المنتج أو عمليات الإنتاج. يمكن أن تكون مرتبطة أيضًا بمعلومات مثل التعليقات في الوقت الفعلي والتحليل التاريخي وسجلات الصيانة.

النمذجة

بمجرد جمع البيانات ، يتم استخدامها لإنشاء نماذج تحليلية حسابية. يمكن أن تصف هذه النماذج الإجراءات بناءً على المحاكاة الهندسية وخوارزميات الذكاء الاصطناعي. يمكن عرض النماذج عبر عروض ثلاثية الأبعاد وتقنيات الواقع المعزز (AR) لتظهر لك جميع النتائج بصريًا. كل هذا يمكن أن يساعدك في الحصول على فهم أفضل للكائن المادي أو العملية.

كيف تعمل التوائم الرقمية؟

يمكن أن يكون التوأم الرقمي معقدًا أو بسيطًا كما تريد. تحدد كمية البيانات التي تستخدمها كيف يمثل النموذج النسخة الفعلية في العالم الحقيقي.

هناك ثلاثة أنواع مختلفة من التوأم الرقمي:

النموذج الرقمي التوأم (DTP)

DTP هو توأم رقمي يتم تنفيذه قبل إنشاء منتج مادي. يتكون من التصاميم والتحليلات والعمليات المطلوبة لإنشاء النسخة المادية للمنتج.

المثيل الثنائي الرقمي (DTI)

DTI هو التوأم الرقمي المصمم لمنتج تم تصنيعه بالفعل. يظل مرتبطًا بالجسم المادي طوال دورة حياته لإجراء اختبارات على حالات استخدام مختلفة.

التجميع الثنائي الرقمي (DTA)

DTA هو تجميع العديد من DTIs. يساعد في جمع المعلومات التي تساعد في تحديد إمكانيات منتج مادي في ظل ظروف مختلفة.

التوائم الرقمية وإنترنت الأشياء

مفهوم التوأم الرقمي ليس جديدا ، ولكن انتشار إنترنت الأشياء (IoT) جعلها أكثر شهرة. تصف إنترنت الأشياء شبكة من الأجهزة الرقمية المتصلة وتتبادل البيانات باستخدام الإنترنت.

مع المتقدم قدرات تحليل البيانات، يمكن للتوائم الرقمية تحسين عمليات نشر إنترنت الأشياء لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة. القدرة على إدارة البيانات الضخمة و ظهور التقنيات التخريبية ستواصل دفع اعتماد التوائم الرقمية.

لماذا تعتبر التوائم الرقمية مهمة؟

تتعرض الشركات لضغوط متزايدة للتغلب على التحديات في المناظر الطبيعية للسوق المتغيرة باستمرار. من خلال تقديم التوائم الرقمية ، يمكنك الحصول على رؤى قيمة من خلال استكشاف العلاقة بين مجموعات البيانات المترابطة للأنظمة المادية والرقمية.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن توفر لك التوائم الرقمية العديد من الفوائد مثل:

• تحسين عمليات التصنيع مع تقليل مخاطر الحوادث ووقت التوقف غير المخطط له.
• تعزيز الكفاءة للحد من مشاكل جودة المنتج.
• استخدام الصيانة التنبؤية للحفاظ على المعدات والمرافق.
• اختبار والتحقق من صحة الافتراضات.
• معدات استكشاف الأخطاء وإصلاحها عن بعد.
• تحسين الإنتاجية وإنشاء سلاسل توريد أكثر كفاءة.
• تدريب الموظفين على التعامل مع المعدات غير القريبة جسديًا.
• تحسين تجربة العملاء ومساعدتك على اكتساب رؤى أفضل حول أداء المنتج.
• القضاء على الحاجة إلى نماذج أولية متعددة وتقليل وقت التطوير الإجمالي.

تطبيقات التوأم الرقمي

تُستخدم التوائم الرقمية في صناعات مختلفة لمجموعة واسعة من التطبيقات.

بناء

باستخدام البيانات في الوقت الفعلي ، تقدم التوائم الرقمية نماذج ديناميكية تُظهر الأداء الواقعي للمدن الذكية. هذا يساعد على توفير كفاءة الموارد ، وتوفير التكاليف ، وطريقة فعالة لتقديم الممارسات المستدامة للبناء.

يمكن أن تقدم التوائم الرقمية أيضًا حلولًا للعديد من التحديات المعقدة التي تواجهها المدن الحديثة. على سبيل المثال ، يمكن استخدام التوائم الرقمية للمدن لمحاكاة التخطيط للكوارث والاستجابة للطوارئ أثناء الأزمات.

تصنيع

في التصنيع ، تساعد التوائم الرقمية في تحسين العمليات وتقليل تكاليف الصيانة. يبدأ المصنعون بإنشاء تمثيل افتراضي لأحد الأصول ثم يلتقطون بياناته لتحديد أدائه. هذا يجعل التصنيع أكثر إنتاجية وانسيابية.

السيارات

يمكن للتوائم الرقمية إنشاء نسخ متماثلة افتراضية للسيارات للمساعدة في تحليل أداء السيارة وتحسينه. تجمع تمثيلات المركبات الرقمية هذه البيانات السلوكية والتشغيلية لنظيراتها المادية. تساعد مثل هذه التوائم الرقمية في تنفيذ واختبار نماذج منتجات جديدة مثل السيارات الكهربائية والهجينة.

بيع بالتجزئة

في قطاع البيع بالتجزئة ، تلعب التوائم الرقمية دورًا مهمًا في زيادة تجارب العملاء من خلال إنشاء توائم افتراضية للعملاء. تساعد هذه التوائم الرقمية في إنشاء تجارب مخصصة للمستهلكين. يمكنهم تقديم المزيد من المساعدة في التخطيط الأفضل داخل المتجر.

الفضاء الجوي والدفاع

تُستخدم التوائم الرقمية في قطاعي الطيران والدفاع لتحسين الأداء وتحسين تصميمات المنتجات. الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء (ناسا) تستخدم التوائم الرقمية لصيانة وتشغيل وإصلاح أنظمة الطائرات الموجودة في الفضاء الخارجي. يستخدم الجيش الأمريكي التوائم الرقمية لتأكيد سلامة أشباه الموصلات والرقائق المستخدمة في ذخيرتها.

الرعاىة الصحية

يمكن للأطباء إجراء الإجراءات الطبية بأمان في بيئة محاكاة باستخدام توائم رقمية لعضو أو مريض. يمكن لأخصائيي الرعاية الصحية أيضًا استخدام التوائم الرقمية لإجراء تجارب سريرية افتراضية قبل إطلاق لقاحات أو عقاقير جديدة.

يمكن أن تكون التوائم الرقمية أيضًا أداة قوية للطب التنبئي. يمكن أن يساعد ذلك في تقييم مخاطر المريض استنادًا إلى بيانات حول المرضى الذين لديهم ملفات تعريف مماثلة.

التوائم الرقمية للمستقبل

تساعد التوائم الرقمية بالفعل المؤسسات على الوصول إلى مستويات أعلى. إنها تساعد في تقديم حلول مخصصة تلبي التفضيلات المتغيرة للعملاء العصريين. في حين أنها توفر العديد من الفوائد ، يمكن تحسين التوائم الرقمية بشكل أكبر.

على سبيل المثال ، يمكن تحسين قدرات نموذج التوأم الرقمي باستخدام الحوسبة المعرفية. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تحسين اختبار التوأم الرقمي لتحديد اختبارات المنتج التي يجب إجراؤها بشكل متكرر. ستلعب تقنيات مثل معالجة اللغة الطبيعية (NLP) والتحليلات الصوتية والتعلم الآلي دورًا حيويًا في تحسين مستقبل التوائم الرقمية.

الربط بين العالمين الرقمي والمادي مع التوائم الرقمية

تظهر التوائم الرقمية تحولًا كبيرًا في مختلف الصناعات. عند تنفيذها لاختبار منتج أو عملية ، يمكن أن توفر لك الوقت والمال.

ستستمر التوائم الرقمية في تقديم رؤى يمكن أن تساعد المؤسسات على إطلاق قيمها المخفية. في المستقبل ، ستتعلم المزيد من الشركات قدرات التوأم الرقمي وستريد نشرها لاكتساب ميزة تنافسية.

كيف ستغير الثورة الصناعية الرابعة عالمك؟

الصناعة 4.0 آخذة في الازدياد. ماذا يعني ذلك لعملك؟

اقرأ التالي

عن المؤلف