تقنية التوأم الرقمي

التوأم الرقمي هو تمثيل رقمي لشيء مادي أو عملية أو خدمة، يمكن أن يكون التوأم الرقمي نسخة رقمية طبق الأصل من شيء ما في العالم المادي، مثل المحرك النفاث أو مزارع الرياح، أو حتى العناصر الأكبر مثل المباني أو حتى المدن بأكملها.

بالإضافة إلى الأصول المادية، يمكن استخدام التكنولوجيا الرقمية المزدوجة لتكرار العمليات من أجل جمع البيانات للتنبؤ بكيفية أدائها.

التوأم الرقمي، في جوهره، هو برنامج كمبيوتر يستخدم بيانات العالم الحقيقي لإنشاء عمليات محاكاة يمكنها التنبؤ بكيفية أداء المنتج أو العملية. يمكن أن تدمج هذه البرامج إنترنت الأشياء (الصناعة 4.0) والذكاء الاصطناعي وتحليلات البرامج لتحسين المخرجات.

مع تقدم التعلم الآلي وعوامل مثل البيانات الضخمة، أصبحت هذه النماذج الافتراضية عنصرًا أساسيًا في الهندسة الحديثة لدفع الابتكار وتحسين الأداء.

لمزيد من المعلومات تابع موقعنا Visit site.

باختصار، يمكن أن يسمح إنشاء المرء بتعزيز اتجاهات التكنولوجيا الإستراتيجية، ومنع الإخفاقات المكلفة في الأشياء المادية وأيضًا باستخدام القدرات التحليلية والمراقبة والتنبؤية المتقدمة وعمليات الاختبار والخدمات.

كيف تعمل تقنية Digital Twin؟

• تبدأ حياة التوأم الرقمي بخبراء في الرياضيات التطبيقية أو علم البيانات يبحثون في الفيزياء والبيانات التشغيلية لجسم أو نظام مادي من أجل تطوير نموذج رياضي يحاكي الأصل.
• يضمن المطورون الذين قاموا بإنشاء توائم رقمية أن نموذج الكمبيوتر الافتراضي يمكنه تلقي ملاحظات من أجهزة الاستشعار التي تجمع البيانات من إصدار العالم الحقيقي، يتيح ذلك للنسخة الرقمية محاكاة ومحاكاة ما يحدث مع الإصدار الأصلي في الوقت الفعلي، مما يوفر فرصًا لجمع الأفكار حول الأداء وأي مشكلات محتملة.
• يمكن أن يكون التوأم الرقمي معقدًا أو بسيطًا كما تريد، مع وجود كميات مختلفة من البيانات التي تحدد مدى دقة محاكاة النموذج للإصدار المادي الحقيقي.
• يمكن استخدام التوأم مع نموذج أولي لتقديم ملاحظات حول المنتج كما تم تطويره أو يمكن أن يكون بمثابة نموذج أولي في حد ذاته لنمذجة ما يمكن أن يحدث مع إصدار مادي عند بنائه.

ما هي التحديات التي تم حلها؟

• نظرًا لأنه يمكن استخدامه في مجموعة واسعة من الصناعات، من السيارات إلى الرعاية الصحية وتوليد الطاقة، فقد تم استخدامه بالفعل لحل عدد كبير من التحديات،  تشمل هذه التحديات اختبار الإجهاد ومقاومة التآكل لتوربينات الرياح البحرية وتحسينات الكفاءة في سيارات السباق.
•  تضمنت التطبيقات الأخرى نمذجة المستشفيات لتحديد تدفقات العمل والموظفين لإيجاد تحسينات الإجراءات.
• يتيح التوأم الرقمي للمستخدمين البحث عن حلول لتمديد دورة حياة المنتج، وتحسينات التصنيع والعملية، وتطوير المنتج واختبار النموذج الأولي، في مثل هذه الحالات، يمكن أن يمثل التوأم الرقمي مشكلة تقريبًا بحيث يمكن ابتكار حل واختباره في البرنامج بدلاً من العالم الحقيقي.

من إخترعها؟

• تم طرح مفهوم التوائم الرقمية لأول مرة بواسطة كتاب David Gelernter لعام 1991 "Mirror Worlds"، مع استمرار مايكل جريفز من معهد فلوريدا للتكنولوجيا في تطبيق المفهوم على التصنيع.
• بحلول عام 2002، انتقل جريفز إلى جامعة ميشيغان عندما قدم مفهوم التوأم الرقمي رسميًا في مؤتمر جمعية مهندسي التصنيع في تروي، ميشيغان.
• ومع ذلك، كانت ناسا هي أول من تبنَّت مفهوم التوأم الرقمي، وفي تقرير خارطة الطريق لعام 2010، أعطى جون فيكرز من ناسا هذا المفهوم اسمه، كما تم استخدام الفكرة لإنشاء محاكاة رقمية لكبسولات الفضاء والحرف اليدوية للاختبار.
• لا يزال مفهوم التوأم الرقمي منتشرًا بشكل أكبر في عام 2017، عندما وصفته جارتنر بأنه أحد أفضل 10 اتجاهات تقنية استراتيجية. 
• منذ ذلك الحين، تم استخدام المفهوم في مجموعة متزايدة من التطبيقات والعمليات الصناعية.

متى تستخدمه

• يمكن تقسيم التوأم الرقمي إلى ثلاثة أنواع عريضة، والتي توضح الأوقات المختلفة التي يمكن فيها استخدام العملية:
• نموذج التوأم الرقمي (DTP) - يتم تنفيذ ذلك قبل إنشاء منتج مادي
• مثيل التوأم الرقمي (DTI) - يتم ذلك بمجرد تصنيع المنتج لإجراء اختبارات على سيناريوهات استخدام مختلفة
• Digital Twin Aggregate (DTA) - يجمع هذا معلومات DTI لتحديد إمكانيات المنتج وتشغيل الإنذارات واختبار معلمات التشغيل
• يمكن أن توفر هذه الأنواع الشاملة مجموعة متنوعة من الاستخدامات بما في ذلك التخطيط اللوجستي، وتطوير المنتجات وإعادة التصميم، ومراقبة الجودة / الإدارة، وتخطيط الأنظمة.
• يمكن استخدام التوأم الرقمي لتوفير الوقت والمال كلما احتاج منتج أو عملية إلى الاختبار، سواء في التصميم أو التنفيذ أو المراقبة أو التحسين.

لماذا وكيف نصمم التوائم الرقمية؟

• كما ذكرنا أعلاه، يمكن إنشاء التوائم الرقمية لمجموعة واسعة من التطبيقات، على سبيل المثال، لاختبار نموذج أولي أو تصميم، وتقييم كيفية عمل المنتج أو العملية في ظل ظروف مختلفة، وتحديد دورات الحياة ومراقبتها.
• يتم إجراء تصميم رقمي مزدوج من خلال جمع البيانات وإنشاء نماذج حسابية لاختبارها، كما يمكن أن يشمل ذلك واجهة بين النموذج الرقمي وكائن مادي فعلي لإرسال الملاحظات والبيانات وتلقيها في الوقت الفعلي.