دوقلوی دیجیتال یا دیجیتال تویین (Digital Twin) چیست؟
دوقلوی دیجیتال یا دیجیتال توین یا همزاد دیجیتالی به نمایش دیجیتالی یک شیء فیزیکی، فرآیند یا سیستم گفته می‌شود. دوقلوی دیجیتال یک مدل مجازی است که ویژگی ها، رفتار و عملکرد همتای فیزیکی خود را در زمان واقعی یا در طول زمان تکرار می کند.
فناوری دوقلوی دیجیتال در صنایع مختلفی مانند سیستم‌های تولیدی، هوافضا، انرژی، مراقبت های بهداشتی، حمل و نقل و غیره استفاده می شود. این تکنولوژی به مهندسان، طراحان و اپراتورها اجازه می دهد تا عملکرد سیستم فیزیکی را در یک محیط مجازی شبیه سازی کنند و بر آن نظارت داشته باشند و همچنین آن را بهینه نمایند. دوقلوی دیجیتال کمک می کند تا مشکلات بالقوه قبل از وقوع آنها شناسایی شوند و زمان خرابی و هزینه های تعمیر و نگهداری کاهش یابد.
علاوه بر تکرار سیستم فیزیکی، یک دوقلوی دیجیتال ممکن است داده‌هایی را از منابع دیگری مانند حسگرها و سایر دستگاه‌های اینترنت اشیا (IoT) برای ارائه بینش و تجزیه و تحلیل اضافی ترکیب کند. این جمع‌آوری و ترکیب داده‌ها امکان تصمیم گیری بهتر و بهبود عملکرد را فراهم می کند.
به طور کلی، فناوری دوقلوی دیجیتال منجر به ایجاد انقلابی در شیوه طراحی، عملکرد و نگهداری سیستم‌های فیزیکی شده است و می‌تواند منجر به بهبودهای قابل توجهی در کارایی، ایمنی و پایداری شود.
چرا باید از دوقلوی دیجیتال استفاده کنیم؟
استفاده از فناوری دوقلوی دیجیتال یا دیجیتال توین دارای مزیت‌های بسیاری است که در این قسمت به مهمترین آنها پرداخته می‌شود:
افزایش بهره‌وری: با ایجاد یک همزاد دیجیتالی از یک سیستم فیزیکی، مهندسان و اپراتورها می توانند مسائل بالقوه را قبل از وقوع شناسایی و به آنها رسیدگی کنند، عملکرد را بهینه کنند و زمان خرابی و هزینه های تعمیر و نگهداری را کاهش دهند.
تصمیم‌گیری بهتر: دوقلوی دیجیتال یا دیجیتال تویین داده‌ها و تجزیه و تحلیل‌های بی‌درنگ را ارائه می‌کنند و امکان تصمیم‌گیری بهتر و اقدامات آگاهانه‌تر را فراهم می‌کنند. این می تواند منجر به بهبود بهره وری، کاهش هزینه ها و افزایش سودآوری شود.
افزایش ایمنی و پایداری: دوقلوهای دیجیتال را می توان برای شناسایی خطرات احتمالی ایمنی و اثرات زیست محیطی مورد استفاده قرار داد و به اپراتورها اجازه می دهد تا قبل از وقوع حوادث اقدامات اصلاحی انجام دهند. علاوه بر این، با بهینه‌سازی عملکرد سیستم‌های فیزیکی، فناوری دوقلو دیجیتال می‌تواند به کاهش ضایعات و مصرف انرژی کمک کند و منجر به آینده‌ای پایدارتر شود.
بهبود رضایت مشتری: با بهینه‌سازی عملکرد سیستم‌های فیزیکی، فناوری دوقلوی دیجیتال می‌تواند به بهبود کیفیت محصول، کاهش زمان تحویل و افزایش تجربه کلی مشتری کمک کند.
افزایش نوآوری: فناوری دوقلوی دیجیتال را می توان برای شبیه سازی و آزمایش محصولات و فرآیندهای جدید استفاده کرد که چرخه های نوآوری سریع تر و کاهش زمان ورود به بازار را امکان پذیر می کند.
به طور کلی، فناوری دوقلو دیجیتال پتانسیل ایجاد انقلابی در شیوه طراحی، عملکرد و نگهداری سیستم‌های فیزیکی را دارد که منجر به بهبود کارایی، ایمنی و پایداری و همچنین افزایش سودآوری و رضایت مشتری می‌شود.
کاربردهای دیجیتال توین (Digital Twin)
فناوری دوقلوی دیجیتال یا دیجیتال تویین کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف دارد و طیف وسیعی از حوزه‌ها را در بر می‌گیرد که در زیر به برخی از آنها اشاره می‌شود:
سیستم‌های تولیدی: فناوری دوقلوی دیجیتال یا همزاد دیجیتالی برای بهینه سازی فرآیندهای تولید و کاهش زمان خرابی استفاده می شود. با ایجاد یک نمایش مجازی از یک ماشین فیزیکی یا خط تولید، مهندسان و اپراتورها می توانند مشکلات بالقوه را قبل از وقوع شناسایی و برطرف کنند. همچنین برنامه‌های تولید را بهینه کنند و هزینه های تعمیر و نگهداری را کاهش دهند.
هوافضا: فناوری دوقلوی دیجیتال برای شبیه سازی و بهینه سازی عملکرد موتور هواپیما و سایر اجزای حیاتی استفاده می شود. این همزاد دیجیتالی به سازندگان کمک می کند تا بهره وری سوخت را بهبود بخشند، آلاینده ها را کاهش دهند و طول عمر محصولات خود را افزایش دهند.
انرژی: فناوری دوقلوی دیجیتال برای نظارت و بهینه سازی تولید و مصرف انرژی استفاده می شود. با ایجاد یک نمایش مجازی از یک نیروگاه یا سایر سیستم های انرژی، مهندسان می توانند سناریوهای عملیاتی مختلف را شبیه سازی کنند، مسائل بالقوه را شناسایی کرده و عملکرد را بهینه کنند.
سیستم‌های بهداشت و درمان: فناوری دوقلوی دیجیتال برای شبیه‌سازی و نظارت بر سلامت هر بیمار استفاده می‌شود. با ترکیب داده‌های دستگاه‌های پوشیدنی، سوابق الکترونیکی سلامت و سایر منابع، ارائه‌دهندگان مراقبت‌های بهداشتی می‌توانند یک دوقلو دیجیتال شخصی ایجاد کنند که می‌تواند به آنها در شناسایی مشکلات بالقوه سلامتی و توسعه برنامه‌های درمانی شخصی کمک کند.
شهرهای هوشمند: فناوری دیجیتال تویین برای بهینه سازی برنامه ریزی و مدیریت شهری استفاده می شود. با ایجاد یک همزاد دیجیتالی از یک شهر، برنامه ریزان می توانند سناریوهای مختلف را شبیه سازی کنند، مسائل بالقوه را شناسایی کنند و زیرساخت ها، خدمات و سیستم های حمل و نقل شهری را بهینه کنند.
حمل و نقل: فناوری دوقلوی دیجیتال برای بهینه سازی عملکرد سیستم های حمل و نقل از جمله وسایل نقلیه، قطارها و کشتی ها استفاده می شود. با ایجاد یک نمایش مجازی از یک سیستم حمل و نقل، مهندسان می توانند مسائل بالقوه را شناسایی کنند، مسیرها و برنامه ها را بهینه کنند و ایمنی را بهبود بخشند.
ساخت و ساز و سیویل: فناوری دوقلوی دیجیتال برای بهینه سازی طراحی، ساخت و نگهداری ساختمان ها و زیرساخت ها استفاده می شود. مهندسان و معماران با ایجاد یک نمایش مجازی از یک ساختمان یا سایر سازه ها می توانند سناریوهای مختلف را شبیه سازی کنند، مسائل بالقوه را شناسایی کنند و مصرف انرژی و نگهداری را بهینه کنند.
کشاورزی: فناوری دوقلو دیجیتال برای بهینه سازی تولید محصول و کاهش ضایعات استفاده می شود. با ایجاد یک نمایش مجازی از یک مزرعه، کشاورزان می توانند شرایط مختلف رشد را شبیه سازی کنند، مسائل بالقوه را شناسایی کنند و برنامه های کاشت و برداشت را بهینه کنند.
معدن و صنایع معدنی: فناوری دوقلوی دیجیتال یا دیجیتال تویین برای بهینه سازی عملکرد تجهیزات معدن و کاهش زمان خرابی استفاده می شود. با ایجاد یک نمایش مجازی از یک عملیات معدن، مهندسان می توانند سناریوهای عملیاتی مختلف را شبیه سازی کنند، مسائل بالقوه را شناسایی کنند، و برنامه های تولید و نگهداری را بهینه کنند.
ورزش: فناوری دوقلوی دیجیتال یا دیجیتال تویین برای بهینه سازی عملکرد ورزشکاران استفاده می شود. با ایجاد یک دوقلوی دیجیتال شخصی برای هر ورزشکار، مربیان می توانند سناریوهای تمرینی مختلف را شبیه سازی کنند، مسائل بالقوه را شناسایی کنند و عملکرد را بهینه کنند.
مراحل ساخت یک دوقلوی دیجیتال
نحوه و مراحل ساخت یک دوقلوی دیجیتال کاملاً وابسته به نوع سیستم مورد بررسی دارد. ولی به صورت کلی چند مرحله وجود دارد که می‌بایست تا رسیدن به یک دوقلوی دیجیتال طی شود که عبارتند از:
تعریف محدوده و اهداف: تعریف محدوده سیستم و تعریف اهداف استفاده از دوقلوی دیجتال اولین گامی است که می‌بایست انجام شود. در این مرحله پارامترها و متغیرهایی جهت مدلسازی و شناسایی شاخص‌های کلیدی عملکرد (KPI) جهت نظارت تعریف می‌گردند.
جمع آوری داده ها: جمع آوری داده ها در سیستم، از جمله داده های حسگرها، داده های عملکردی و سایر اطلاعات مرتبط. این فرآیند ممکن است شامل نصب حسگرها و سایر دستگاه‌های جمع‌آوری داده و ادغام با منابع داده موجود باشد.
ایجاد دوقلو دیجیتال: از نرم افزارهای مناسب برای ایجاد یک مدل مجازی از سیستم، بر اساس داده های جمع آوری شده استفاده کنید. در این مرحله ممکن است از نرم افزارهای مدل سازی سه بعدی یا نرم افزارهای شبیه‌سازی استفاده شود.
اعتبارسنجی و کالیبره کردن دوقلوی دیجیتال: اعتبارسنجی و کالیبره کردن دیجیتال توین از مقایسه عملکرد آن با عملکرد واقعی سیستم انجام می‌شود. این مرحله ممکن است شامل تنظیم پارامترها و متغیرهای به کار رفته در دوقلوی دیجیتال برای تطابق بهتر آن با سیستم واقعی باشد.
بهینه سازی عملکرد: از دوقلوی دیجیتال برای شبیه‌سازی سناریوهای عملیاتی مختلف و شناسایی فرصت‌ها برای بهینه سازی استفاده شود.
نظارت و تجزیه و تحلیل عملکرد: بر عملکرد سیستم واقعی و دیجیتال تویین نظارت شود و از ابزارهای تحلیلی برای تجزیه و تحلیل داده ها استفاده گردد. در این مرحله ممکن است از الگوریتم‌های یادگیری ماشین و سایر تکنیک‌های تحلیلی پیشرفته برای شناسایی الگوها و روندها و پیش‌بینی عملکرد آینده استفاده شود.
انجام اقدامات اصلاحی: بر اساس بینش به دست آمده از نظارت و تجزیه و تحلیل عملکرد، اقدامات اصلاحی برای بهینه سازی عملکرد سیستم واقعی انجام می‌شود. در این مرحله تنظیم رویه های عملیاتی، برنامه های تعمیر و نگهداری یا سایر عوامل انجام می‌شود.
استفاده از نرم افزار شبیه سازی AnyLogic برای ساخت دیجیتال توین
یکی از نرم افزارهای مطرح شبیه سازی جهت ساخت دیجیتال توین، نرم افزار شبیه سازی AnyLogic است که امکان ساخت مدل شبیه سازی از یک سیستم واقعی را به راحتی فراهم نموده است. AnyLogic به کاربران اجازه می دهد تا مدل های پویا از سیستم های پیچیده ایجاد کنند و می توان از آن برای مدل سازی طیف گسترده ای از سیستم ها، از فرآیندهای تولید گرفته تا عملیات زنجیره تامین تا سیستم های حمل و نقل استفاده کرد.
با استفاده از نرم افزار شبیه سازی AnyLogic، کاربران می توانند رفتار یک سیستم واقعی را شبیه سازی کنند و از آن برای آزمایش سناریوهای مختلف و شناسایی فرصت های بهینه سازی استفاده کنند. AnyLogic به کاربران اجازه می دهد تا هم رویدادهای گسسته و هم فرآیندهای پیوسته را مدل کنند و می توان از آن برای مدل سازی سیستم هایی با درجه بالایی از پیچیدگی و تنوع استفاده کرد.
یکی از مزایای کلیدی استفاده از AnyLogic برای مدلسازی دوقلوی دیجیتال، انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری آن است و به کاربران اجازه می دهد تا چندین پارادایم مدل سازی و شبیه سازی مانند مدل سازی مبتنی بر عامل، سیستم های پویا و دینامیکی و شبیه سازی رویدادهای گسسته پیشامد را ترکیب کنند و سیستم های پیچیده را با درجه بالایی از دقت مدل کنند.
آموزش ساخت دیجیتال توین یا دوقلوی دیجیتال با نرم افزار شبیه سازی AnyLogic
چنانچه تمایل دارید در زمینه دیجیتال توین تحقیقات انجام دهید و یا یک مدل دوقلوی دیجیتال از سیستم خود بسازید، پیشنهاد میکنیم در دوره آموزش نرم افزار شبیه سازی AnyLogic که توسط شرکت شبیه پردازان به عنوان نمایندگی رسمی نرم افزار در ایران ارائه می‌شود، شرکت نمایید. در این دوره آموزشی با نحوه ساخت مدل شبیه سازی با رویکردهای مختلف شبیه سازی آشنا خواهید شد و به راحتی میتوانید بعد از ساخت مدل شبیه سازی و اتصال آن به پایگاه‌های داده و اطلاعات حسگر و سنسورها، آن را به یک دوقلوی دیجیتال تبدیل کنید و از مزایای آن بهره‌مند شوید.
با توجه به جذابیت موضوع دیجیتال تویین، این موضوع برای پروژه های تحقیقاتی و دانشگاهی نیز بسیار مناسب است و دانشجویان نیز می‌توانند با شرکت در این دوره آموزشی وارد این حوزه جذاب شوند.
برای کسب اطلاعات بیشتر به دوره آموزش نرم افزار AnyLogic مراجعه نمایید.
){kind=link}
&description=&image=https://www.shabihpardazan.com/wp-content/uploads/2023/03/headerPic.jpg){kind=link}