التوأم الرقمي Digital Twin هو تمثيل رقمي لشيء ما سواء شيء مادي أو عملية معينة أو خدمة. كما يمكن أن يكون التوأم الرقمي نسخةً رقميةً طبق الأصل من شيء ما في العالم المادي. فماذا لو صار بالإمكان أن يحصل كل واحد منا على نسخة بيولوجية افتراضية تعيش ذات دورة حياتنا وتوفر علينا عناء إجراء الفحوصات الطبية، بل وتراقب حالتنا الصحية بشكل مستمر، وتحذرنا إن حدث خلل ما في أحد أعضائنا، ليقدم لنا الأطباء أو ربما خوارزميات الذكاء الصناعي نصائحًا حول نظامنا الغذائي وأسلوب حياتنا لتجنيبنا أمراضًا يمكن أن نتعرض لها في المستقبل، أو يتنبؤون بناءً على هذه المعلومات التي تجمعها وتحاكيها نسختنا البيولوجية بالأخطار الصحية المزمنة والطارئة، هذا هو التوأم الرقمي أو Digital Twin الذي سنتحدث عنه من موقع تجارتنا الإلكتروني، تابع معنا.
إقرأ أيضًا: قائمة أفضل مشاريع الميتافيرس.
تقنية التوأم الرقمي
التوأم الرقمي Digital twin هو برنامج كمبيوتر يستخدم بيانات العالم الحقيقي لإنشاء عمليات محاكاة يمكنها التنبؤ بكيفية أداء المنتج أو العملية. حيث يمكن أن تدمج هذه البرامج إنترنت الأشياء (الصناعة 4.0) والذكاء الاصطناعي وتحليلات البرامج لتحسين المخرجات. ومع تقدم التعلم الآلي وعوامل مثل البيانات الضخمة. أصبحت هذه النماذج الافتراضية عنصرًا أساسيًا في الهندسة الحديثة لدفع الابتكار وتحسين الأداء.
باختصار، يمكن أن يسمح إنشاء المرء بتعزيز اتجاهات التكنولوجيا الاستراتيجية، ومنع الإخفاقات المكلفة في الأشياء المادية وأيضًا باستخدام القدرات التحليلية والمراقبة والتنبؤية المتقدمة وعمليات الاختبار والخدمات.
كيفية عمل التوأم الرقمي Digital Twin
تعتمد فكرة التوائم الرقمية على وجود مستشعرات تقرأ الصور وتترجمها في طيف ضوئي مجسد ومرئي. حيث يتم إنشاء التوائم الرقمية عن طريق استيراد النماذج المفاهيمية (عبر BIM أو CAD أو GIS) أو مسح الكيانات المادية في العالم الحقيقي لتصورها وتحليلها بالاقتران مع بيانات المؤسسة وإنترنت الأشياء (IoT).
- التوأم الرقمي الذي يتم تشغيله بواسطة تقنية ثلاثية الأبعاد في الوقت الفعلي، وهي تقنية رسومات حاسوبية تولد محتوى تفاعليًا أسرع من الإدراك البشري. كما يمكنها أيضًا تنظيم وتقديم مصادر متعددة للبيانات (كل من المعلومات والنماذج) باعتبارها تصورات تفاعلية نابضة بالحياة.
- التوائم الرقمية هو تمثيلات افتراضية للحركات والقوى والتفاعلات التي يمكن أن تخضع لها الأصول في العالم المادي، الأمر الذي يتيح للمستخدمين التفاعل مع المحتوى الديناميكي ثلاثي الأبعاد والمستجيب لأفعالهم في الوقت الفعلي. في هذه البيئة الافتراضية، ويمكنهم محاكاة ظروف العالم الحقيقي بشكل فعال، وسيناريوهات أي ظرف يمكن تخيله، وتصور النتائج على الفور على أي منصة، بما في ذلك الأجهزة المحمولة وأجهزة الكمبيوتر والواقع المعزز والمختلط والافتراضي AR / MR أجهزة الواقع الافتراضي.
ما أهمية التوائم الرقمية
تكمن أهمية تقنية التوائم الرقمية بما يلي:
- يمكن الآن دراسة أداء المنتج بالتفصيل باستخدام التوائم الافتراضية. حيث من الممكن استكشاف الأخطاء وإصلاحها من مسافة باستخدام نسخة رقمية وزيادة رضا العميل في النهاية عن طريق تحديد أي عيوب. كما أنه يساعد الوظائف الإضافية والخدمات، بالإضافة إلى المنتجات المختلفة وذات الجودة الأفضل.
- يمكنك معرفة الكثير عن عادات المستهلكين إذا كان بإمكانك مراقبة كيفية استخدامهم لمنتجك بعد شرائه. وباستخدام هذه المعلومات، يمكنك التخلص بأمان من البضائع أو الوظائف أو الأجزاء غير المطلوبة، مما سيوفر لك الوقت والمال.
- يمكن للمهندس استخدام التوأم الافتراضي أثناء اختبار نظام فرملة السيارة. على سبيل المثال، حيث إنه أسرع وأقل تكلفة من إنشاء واختبار العديد من السيارات الحقيقية.
إقرأ أيضًا: دبي تدخل الميتافيرس حضارة تزداد إبهار في عالم التقدم.
فوائد تقنية التوأم الرقمي
من الواضح أن هناك إيجابيات لتقنية التوأم الرقمي التي تجلب العديد من الفوائد بالطرق التالية:
- عمر المورد: إنها تساعد على زيادة وثوقية المعدات والمركبات وخطوط الإنتاج والموارد الأخرى. حيث يتم تحقيق تكاليف الصيانة المنخفضة من خلال التنبؤ بمشاكل الصيانة قبل حدوث الأعطال.
- تحسينات في الأداء: توفر تحليل للنسخة المتماثلة الافتراضية، مما يساعد الشركات في العثور على مناطق المشاكل. ونتيجة لذلك، فإنها تساعد في تحسين عمليات الإنتاج وإنشاء سلاسل توريد وتسليم فعالة. حيث إن أحد المتطلبات الأكثر شيوعًا للنسخ الرقمي هو تقليل وقت التوقف عن العمل.
- التخطيط: تقدم تقنية Digital Twin تمثيلًا لمستويات الإشغال في مساحة معينة، وبمرور الوقت، ستقدم رؤى قيمة حول أفضل الطرق لتكوين المباني وعمليات التوريد وسير العمل.
- نظام التتبع: تساعد تقنية Digital Twin في تتبع مكان وجود الأصول داخل مساحة معينة بطريقة دقيقة.
- إدارة المخاطر: يساعد تحليل الظروف المختلفة في التنبؤ بالمخاطر في العديد من المجالات، مثل الخدمات اللوجستية وسمعة السوق والصيانة.
- إدارة المنتج: يتم تمكين عملية تطوير المنتج والتحسين المستمر من خلال التوائم الافتراضية. حيث تساعد الرؤى المقدمة في تحسين جودة المنتج وتحسين الأداء.
إقرأ أيضًا: كيفية الانضمام إلى الميتافيرس.
استخدامات تقنية التوأم الرقمي
نظرًا لأنه يمكن استخدام التوأم الرقمي Digital Twin في مجموعة واسعة من الصناعات، من السيارات إلى الرعاية الصحية وتوليد الطاقة، فقد تم استخدامه بالفعل لحل عدد كبير من التحديات. تشمل هذه التحديات ما يلي:
- اختبار الإجهاد ومقاومة التآكل الخاص بتوربينات الرياح البحرية وتحسينات الكفاءة في سيارات السباق.
- نمذجة المستشفيات لتحديد تدفقات العمل والموظفين، لإيجاد تحسينات الإجراءات.
- يتيح التوأم الرقمي للمستخدم البحث عن حلول لتمديد دورة حياة المنتج، وتقديم تحسينات لعملية التصنيع، وتطوير المنتج واختبار النموذج الأولي.
- بيع بالتجزئة: خارج التصنيع والصناعة، يتم استخدام التوأم الرقمي في قطاع البيع بالتجزئة لنمذجة تجربة العميل وتعزيزها، سواء على مستوى مركز التسوق أو للمتاجر الفردية.
- إدارة الكوارث: كان لتغير المناخ العالمي تأثير في جميع أنحاء العالم في السنوات الأخيرة. ومع ذلك يمكن أن يساعد التوأم الرقمي في مكافحة ذلك من خلال الإنشاء المستنير للبنى التحتية الأكثر ذكاءً وخطط الاستجابة للطوارئ ورصد تغير المناخ.
- المدن الذكية: يمكن أيضًا استخدام التوأم الرقمي لمساعدة المدن على أن تصبح أكثر استدامة اقتصاديًا وبيئيًا واجتماعيًا. كما يمكن للنماذج الافتراضية توجيه قرارات التخطيط وتقديم حلول للعديد من التحديات المعقدة التي تواجهها المدن الحديثة.
أنواع التوأم الرقمي Digital Twin
يُقسم التوأم الرقمي إلى ثلاثة أنواع، والتي توضح لنا الأوقات المختلفة التي يمكن فيها استخدام التقنية:
- نموذج التوأم الرقمي (DTP) الذي يتم تنفيذه قبل إنشاء منتج مادي.
- مثيل التوأم الرقمي (DTI) والذي يُنفذ بمجرد تصنيع المنتج، ذلك لإجراء اختبارات على سيناريوهات استخدام مختلفة.
- Digital Twin Aggregate (DTA) والذي تكمن مهمته في جمع المعلومات DTI لتحديد إمكانات 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. كما يمكن استخدام التوأم الرقمي لتوفير الوقت والمال كلما أحتج منتجًا أو عملية إلى الاختبار، سواء في التصميم أو التنفيذ أو المراقبة أو التحسين.
إقرأ أيضًا: ما هي الوظائف المطلوبة في الميتافيرس.
كيفية تصميم التوأم الرقمي
يتم إجراء تصميم رقمي مزدوج من خلال جمع البيانات وإنشاء نماذج حسابية لاختبارها. يمكن أن يشمل ذلك واجهة بين النموذج الرقمي وكائن مادي فعلي لإرسال الملاحظات والبيانات وتلقيها في الوقت الفعلي.
- البيانات: يتطلب التوأم الرقمي بيانات حول كائن أو عملية من أجل إنشاء نموذج افتراضي يمكن أن يمثل سلوكيات أو حالات عنصر أو إجراء في العالم الحقيقي. قد تتعلق هذه البيانات بما يلي:
- دورة حياة المنتج التي تشمل مواصفات التصميم، عمليات الإنتاج أو المعلومات الهندسية.
- كما يمكن أن تتضمن معلومات الإنتاج المعدات، والمواد والأجزاء والطرق، ومراقبة الجودة.
- بالإضافة إلى ذلك يمكن أن ترتبط البيانات أيضًا بالتشغيل مثلًا، التعليقات في الوقت الفعلي، والتحليل التاريخي وسجلات الصيانة.
- يمكن أن تتضمن بيانات العمل أو إجراءات نهاية العمر الافتراضي.
- النمذجة: بمجرد جمع البيانات، يمكن استخدامها لإنشاء نماذج تحليلية حسابية لإظهار تأثيرات التشغيل، والتنبؤ بحالات مثلًا، التعب، وتحديد السلوكيات. كما يمكن أن تصف هذه النماذج الإجراءات بناءً على المحاكاة الهندسية، والفيزياء، والكيمياء، والإحصاءات، والتعلم الآلي، والذكاء الاصطناعي، ومنطق الأعمال أو الأهداف.
- الربط: يمكن ربط النتائج المستخلصة من التوائم الرقمية لإنشاء نظرة عامة. مثلًا، أخذ نتائج توائم المعدات ووضعها في خط إنتاج مزدوج، والذي يمكنه بعد ذلك إبلاغ توأم رقمي على نطاق المصنع.
أمثلة عن تقنية التوأم الرقمي
إليك بعض الأمثلة عن تقنية التوائم الرقمي وهي:
- رعاية صحية: تمكن التوائم الرقمية للمرضى أو أعضائهم الممارسين من محاكاة الإجراءات والبيئات المحددة قبل تجربتها في الحياة الواقعية. حيث تُستخدم مستشعرات بحجم الضمادة لجمع بيانات واقعية وإبلاغ التوأم الرقمي لتحسين الرعاية الصحية.
- أنظمة الطاقة: زادت مزرعة الرياح التابعة لشركة جنرال إلكتريك من الإنتاجية بنسبة تصل إلى 20٪. حيث تتيح المعلومات في الوقت الفعلي التي تتم تغذيتها إلى النسخ المتماثلة الرقمية الخاصة بهم من المستشعرات الموجودة في كل توربين تصميمات أكثر كفاءة. بل وتقترح تغييرات لجعل كل توربين نشط أكثر فعالية.
- فنادق توين: تساعد محاكاة الأحداث والمواقف الواقعية في المطاعم قطاع الضيافة على تحسين تكوين المطابخ ومناطق تناول الطعام لتدفق الأشخاص بشكل أفضل.
- مدينتا توآم: لدى كل من سنغافورة وشنغهاي توائم رقمية كاملة تعمل على تحسين استهلاك الطاقة وتدفق حركة المرور وحتى المساعدة في تخطيط التطورات.
إقرأ أيضًا: الربح من الواقع الافتراضي ميتافيرس.
وأخيرًا، من المؤكد أن إمكانات التوأم الرقمي في كل صناعة تقريبًا لا حصر لها. حيث يمكن للإدارات المنعزلة سابقًا عبر العمليات والصيانة والتمويل والمبيعات والتسويق استخدام التوائم الرقمية للوصول إلى مصدر موحد لبيانات العالم الحقيقي للتنبؤ بالصيانة وتحسين التصميم وفهم الاستخدام وضبط الأسعار.