Cyfrowe bliźniaki: czym są i jak działają?

Cyfrowy bliźniak to cyfrowa wersja procesu lub obiektu fizycznego. Może to być cyfrowa replika silnika odrzutowego, samochodu, budynku, a nawet miasta. Cyfrowe bliźniaki replikują procesy w celu gromadzenia danych w celu przewidywania, jak będą działać rzeczywiste systemy. Dzięki cyfrowym bliźniakom możesz zaplanować i wykonać złożony zestaw działań w wirtualnym świecie, zanim uruchomisz je w świecie rzeczywistym.

Przyjrzyjmy się, jak działają cyfrowe bliźniaki.

Jak są projektowane cyfrowe bliźniaki?

Cyfrowy bliźniak jest projektowany poprzez zbieranie danych i tworzenie modeli obliczeniowych do testowania.

Gromadzenie danych

Aby utworzyć model wirtualny, cyfrowy bliźniak wymaga danych o obiekcie lub procesie. Te dane mogą dotyczyć cyklu życia produktu. Dane mogą obejmować specyfikacje projektowe, informacje o produkcie lub procesy produkcyjne. Może być również powiązany z informacjami, takimi jak informacje zwrotne w czasie rzeczywistym, analiza historyczna i zapisy dotyczące konserwacji.

Modelowanie

Zebrane dane służą do tworzenia obliczeniowych modeli analitycznych. Modele te mogą określać działania oparte na symulacjach inżynierskich i algorytmach sztucznej inteligencji. Modele można wyświetlać za pomocą reprezentacji 3D i technik rzeczywistości rozszerzonej (AR), aby wizualnie pokazać wszystkie wyniki. Wszystko to może pomóc w lepszym zrozumieniu fizycznego obiektu lub procesu.

Jak działają cyfrowe bliźniaki?

Cyfrowy bliźniak może być tak złożony lub tak prosty, jak tego chcesz. Ilość używanych danych określa, w jaki sposób model przedstawia rzeczywistą wersję fizyczną.

Istnieją trzy różne typy cyfrowego bliźniaka:

Digital Twin Prototype (DTP)

DTP to cyfrowy bliźniak wdrożony przed utworzeniem fizycznego produktu. Obejmuje projekty, analizy i procesy wymagane do stworzenia fizycznej wersji produktu.

Digital Twin Instance (DTI)

DTI to cyfrowy bliźniak zaprojektowany dla produktu, który jest już wyprodukowany. Pozostaje połączony z obiektem fizycznym przez cały cykl życia, aby przeprowadzać testy w różnych przypadkach użycia.

Digital Twin Aggregate (DTA)

DTA to agregacja wielu DTI. Pomaga zebrać informacje, które pomagają określić możliwości fizycznego produktu w różnych warunkach.

Cyfrowe bliźniaki i IoT

Koncepcja cyfrowego bliźniaka nie jest nowa, ale rozprzestrzenianie się Internetu rzeczy (IoT) uczynił go bardziej popularnym. IoT opisuje sieć urządzeń cyfrowych, które są połączone i wymieniają dane za pośrednictwem Internetu.

Dzięki zaawansowanym możliwości analizy danychcyfrowe bliźniaki mogą zoptymalizować wdrożenia IoT w celu uzyskania maksymalnej wydajności. Możliwość zarządzania dużymi zbiorami danych i pojawienie się przełomowych technologii będzie nadal naciskać na adopcję cyfrowych bliźniaków.

Dlaczego cyfrowe bliźniaki są ważne?

Przedsiębiorstwa znajdują się pod rosnącą presją, aby sprostać wyzwaniom w dzisiejszych, ciągle zmieniających się warunkach rynkowych. Wprowadzając cyfrowe bliźniaki, można uzyskać cenne informacje, badając relacje między powiązanymi zbiorami danych systemów fizycznych i cyfrowych.

Oprócz tego cyfrowe bliźniaki mogą zapewnić kilka korzyści, takich jak:

• Optymalizacja procesów produkcyjnych przy jednoczesnym zmniejszeniu ryzyka wypadków i nieplanowanych przestojów.
• Zwiększenie wydajności w celu zmniejszenia problemów z jakością produktu.
• Korzystanie z konserwacji predykcyjnej w celu utrzymania sprzętu i obiektów.
• Testowanie i walidacja założeń.
• Zdalne rozwiązywanie problemów ze sprzętem.
• Poprawa produktywności i tworzenie wydajniejszych łańcuchów dostaw.
• Szkolenie pracowników w zakresie obsługi sprzętu, który nie jest fizycznie blisko.
• Poprawa jakości obsługi klienta i pomaga uzyskać lepszy wgląd w wydajność produktu.
• Eliminacja konieczności tworzenia wielu prototypów i skrócenie całkowitego czasu opracowywania.

Cyfrowe aplikacje bliźniacze

Cyfrowe bliźniaki są używane w różnych gałęziach przemysłu do szerokiego zakresu zastosowań.

Budowa

Korzystając z danych w czasie rzeczywistym, cyfrowe bliźniaki dostarczają dynamiczne modele, które pokazują rzeczywiste wyniki inteligentnych miast. Pomaga to zapewnić efektywne wykorzystanie zasobów, oszczędność kosztów i skuteczny sposób wprowadzania zrównoważone praktyki do budowy.

Cyfrowe bliźniaki mogą dodatkowo zaoferować rozwiązania wielu złożonych wyzwań, przed którymi stają współczesne miasta. Na przykład cyfrowe bliźniaki miast mogą być wykorzystywane do symulacji planowania na wypadek katastrof i reagowania w sytuacjach kryzysowych.

Produkcja

W produkcji cyfrowe bliźniaki pomagają usprawnić operacje i zmniejszyć koszty konserwacji. Producenci rozpoczynają od stworzenia wirtualnej reprezentacji zasobu, a następnie przechwytują jego dane w celu określenia jego wydajności. To sprawia, że ​​produkcja jest bardziej produktywna i usprawniona.

Automobilowy

Cyfrowe bliźniaki mogą tworzyć wirtualne repliki samochodów, aby pomóc w analizie i poprawie osiągów pojazdów. Te cyfrowe reprezentacje pojazdów zbierają dane behawioralne i operacyjne ich fizycznych odpowiedników. Takie cyfrowe bliźniaki pomagają we wdrażaniu i testowaniu nowych modeli produktów, takich jak pojazdy elektryczne i hybrydowe.

Sprzedaż

W sektorze detalicznym cyfrowe bliźniaki odgrywają kluczową rolę w poprawianiu doświadczeń klientów poprzez tworzenie wirtualnych bliźniaków dla klientów. Te cyfrowe bliźniaki pomagają tworzyć dostosowane doświadczenia dla konsumentów. Mogą dodatkowo pomóc w lepszym planowaniu w sklepie.

Przestrzeń kosmiczna i obrona

Cyfrowe bliźniaki są wykorzystywane w sektorach lotniczym i obronnym do zwiększania wydajności i ulepszania projektów produktów. National Aeronautics and Space Administration (NASA) wykorzystuje cyfrowe bliźniaki konserwacja, obsługa i naprawa systemów statków powietrznych znajdujących się w przestrzeni kosmicznej. Wojsko USA korzysta z cyfrowych bliźniaków aby potwierdzić integralność półprzewodników i chipów używanych w amunicji.

Opieka zdrowotna

Lekarze mogą bezpiecznie wykonywać zabiegi medyczne w symulowanym środowisku z wykorzystaniem cyfrowych bliźniaków organu lub pacjenta. Pracownicy służby zdrowia mogą również używać cyfrowych bliźniaków do przeprowadzania wirtualnych badań klinicznych przed wprowadzeniem nowych szczepionek lub leków.

Cyfrowe bliźniaki mogą ponadto być potężnym narzędziem w medycynie predykcyjnej. Może to pomóc w ocenie ryzyka pacjenta na podstawie danych o pacjentach o podobnych profilach.

Cyfrowe bliźniaki przyszłości

Cyfrowe bliźniaki już pomagają organizacjom osiągnąć większe wyżyny. Pomagają w dostarczaniu rozwiązań dostosowanych do zmieniających się preferencji współczesnych klientów. Cyfrowe bliźniaki zapewniają wiele korzyści, ale można je jeszcze bardziej ulepszyć.

Na przykład możliwości modelu cyfrowego bliźniaka można ulepszyć za pomocą obliczeń kognitywnych. Może to usprawnić testowanie cyfrowego bliźniaka w celu określenia testów produktu, które powinny być wykonywane częściej. Technologie takie jak przetwarzanie języka naturalnego (NLP), analiza akustyczna i uczenie maszynowe również odegrają istotną rolę w poprawie przyszłości cyfrowych bliźniaków.

Łączenie światów cyfrowych i fizycznych dzięki cyfrowym bliźniakom

Cyfrowe bliźniaki wykazują znaczną transformację w różnych branżach. Wdrażanie ich w celu przetestowania produktu lub procesu pozwala zaoszczędzić czas i pieniądze.

Cyfrowe bliźniaki będą nadal dostarczać spostrzeżeń, które mogą pomóc organizacjom odblokować ich ukryte wartości. W przyszłości więcej firm dowie się o możliwościach cyfrowych bliźniaków i będzie chciało je wdrożyć, aby uzyskać przewagę konkurencyjną.

Jak czwarta rewolucja przemysłowa zmieni twój świat?

Przemysł 4.0 rozwija się. Co to oznacza dla Twojej pracy?

Czytaj dalej

O autorze