ما هو التوأم الرقمي وما هي فوائد تقنية التوأم الرقمي؟

يتزامن التوأم الرقمي مع تدفق المدخلات في الوقت الحقيقي من الاستشعارات وغيرها من المصادر، ويوفر التوأم الرقمي مجموعة كاملة من البيانات في مكان واحد، وبالتالي يسهل فهم ما يحدث على خط إنتاجك والتنبؤ بالأحداث المستقبلية. نستعرض في هذا المقال مفهوم هذه التقنية وكيف يمكن أن تساهم في تحسين الصناعة فلنتابع:

مفهوم تقنية التوأم الرقمي:

تقنية التوأم الرقمي هي تقنية تستخدم في الصناعة حيث تساعدك هذه التقنية على فهم جوانب خط الإنتاج وعملية التصنيع بشكل أفضل. يمكنك استخدام هذه المعرفة لاتخاذ قرارات أفضل وتحسين عمليات اتخاذ القرار من خلال إعادة المعايرة الديناميكية للمعدات وخطوط الإنتاج والعمليات والأنظمة.

ببساطة، فإن التوأم الرقمي يوفر للمهندسين أدوات افتراضية تسمح لهم بالاطلاع على الأصول المادية والعمليات والأنظمة واستكشافها وتقييمها. يوفر لك هذا رؤية دقيقة للأحداث الحالية والأحداث المستقبلية.

تستخدم التوائم الرقمية تقنيات مثل الواقع الافتراضي والواقع المعزز والرسوم ثلاثية الأبعاد ونمذجة البيانات لإنشاء نسخة افتراضية من عملية أو نظام أو خدمة أو منتج أو كائن مادي آخر. يكون هذا التوأم الرقمي نسخة طبق الأصل من العالم المادي، حيث يتم تحديثه في الوقت الفعلي.

كيفية استخدام تقنية التوأم الرقمي:

تعتبر تقنية التوأم الرقمي قابلة للتطبيق على مجموعة واسعة من البيئات، بما يتضمن مراقبة المنتجات أثناء استخدامها وخلال دورة حياة المنتج بأكملها. يمكن استخدامها في الصناعة على مختلف المستويات كما يلي:

1. مستوى المكون:

يركز على مكون واحد هام جدًا في عملية التصنيع.

2. مستوى الأصول:

أي إنشاء توأم رقمي لقطعة واحدة من المعدات داخل خط الإنتاج.

3. مستوى النظام:

أي استخدام التوأم الرقمي لمراقبة خط الإنتاج بشكل كامل وتحسينه.

4. مستوى العملية:

يبحث في عملية التصنيع بأكملها من تصميم المنتج والعملية وتطويره إلى التصنيع والإنتاج؛ كما ينطبق على توزيع المنتج النهائي واستخدامه من قبل العملاء المرضى طوال دورة الحياة بأكملها، إضافة إلى تطوير المنتجات المستقبلية.

كيفية عمل تقنية Digital Twin:

تتكون تقنية التوأم الرقمي من ثلاثة عناصر رئيسية:

• البيانات السابقة: بيانات الأداء التاريخية للآلات الفردية والعمليات الشاملة وأنظمة محددة.
• البيانات الحالية: بيانات أجهزة استشعار المعدات، والمخرجات من منصات وأنظمة التصنيع، والمخرجات من الأنظمة في كل أنحاء سلسلة التوزيع؛ كما تشمل مخرجات من الأنظمة في وحدات الأعمال الأخرى كخدمة العملاء والشراء.
• بيانات المستقبل: وتشمل التعلُّم الآلي وما يقدمه المهندسون.

تسمح تقنية التوأم الرقمي مراقبة أحد مكونات التصنيع أو الأصول أو النظام أو العملية في الوقت الفعلي. بفضل القدرات المحسنة للمراقبة، يمكن فهم أعمق لما يحدث في خطوط الإنتاج وفي عملية التصنيع الأوسع. وباستخدام التعلم الآلي والمدخلات من المهندسين الخبراء، يمكن تحديد المشكلات قبل حدوثها والتنبؤ بالنتائج المستقبلية.

التوأم الرقمي والمحاكاة:

التوأم الرقمي هو تمثيل افتراضي للكيانات والعمليات المادية في الفضاء الحقيقي، وهو يتكون من ثلاثة مكونات رئيسية: الكيان المادي في الفضاء الحقيقي، والتوأم الرقمي في شكل برنامج، وأخيراً البيانات التي تربط هذين العنصرين معاً. يستخدم التوأم الرقمي لتحسين قدرات المؤسسات على إطلاق نظرة ثاقبة غير مسبوقة على أداء الأشياء المادية الخاصة بهم.

من خلال تثبيت أجهزة استشعار مختلفة لإنتاج البيانات على الكائن وترحيل تلك المعلومات إلى نظام معالجة، يمكن تحسين التوأم الرقمي باستمرار حيث يتم تحميل البيانات في الوقت الفعلي وتحليلها. يُمكّن التوأم الرقمي المؤسسات من إطلاق نظرة ثاقبة غير مسبوقة على أداء الأشياء المادية الخاصة بهم.

أما المحاكاة فهي أداة قوية في دراسة تعقيدات النظام، حيث تستخدم نماذج رقمية لدراسة وظائف النظام وتكرارها. تركز عادةً على عملية واحدة بينما يستخدم التوأم الرقمي لتشغيل عمليات محاكاة متعددة للحصول على رؤية أكثر شمولية لعملياتها المعقدة.

فوائد التكنولوجيا الرقمية المزدوجة:

تشمل فوائد تقنيات التوأم الرقمية لعملك ما يلي:

1. تحسين رضا العملاء:

يتوقع العملاء أن تفهم الشركات احتياجاتهم، والتوائم الرقمية تدعم تحسين رضا العملاء عبر حالات الاستخدام كالصيانة التنبؤية. تجمع التوائم الرقمية بيانات في الوقت الفعلي عن المنتج، وبالتالي تستطيع تمكين عمليات إصلاح وخدمة عملاء أكثر سلاسة والإبلاغ عن تحسينات المنتج المستقبلية. هذه الميزة تعد أولوية قصوى في مجالات مثل الطيران والدفاع والآلات الصناعية والمعدات الكهربائية والصناعات الدوائية.

2. تحسين جودة المنتج:

بعد إجراء الاستثمارات الأولية، يمكن للتحسينات الأجيال للمنتج استنادًا إلى البيانات التشغيلية الواقعية من عدة توائم رقمية. يُعَدُّ هذا التحسين أولوية قصوى في صناعات مثل السيارات والكيماويات والتكنولوجيا المتقدِّمة والآلات الصناعية والمعدات الكهربائية (التعادُل) والأجهزة الطبية.

3. تقليل الوقت المستغرق للتسويق:

يُسَاعِدُ استخدام التوائم الرقمية في توفير رؤية مستَمِرَّة حول كفاءة منتجات شركتك في هذا المجال. بذلك، يُمكن تكرار المنتجات وابتكارها بشكلٍ أسرع وبكفاءةٍ أكبر. يُسَاعِدُ استخدام التوائم الرقمية مع نَمَاذِجَ رَقْمِيَّةٍ وأَدَوَاتِ المحاكَاةِ المُهِنْدِسِيَّةِ في التحقُّقِ من أَداء المُنْتَج قبل نَمَاذِجِهِ الأولِيَّةِ المادِّية، مُمَّا يُوفِّر كلاً من التكاليف والوقت.

4. إعلام ودفع جهود الاستدامة:

تهدف المنظمات إلى قيادة الاستدامة في أكبر عدد ممكن من الجهود حيث يوجد فرص أكثر عبر سلسلة القيمة مع التوائم الرقمية. بحيث تستطيع استبدال مواد المنتج بخيارات أكثر استدامة، أو تقليل انبعاثات الكربون أو الخردة في عملية التصنيع، أو عدد لفات شاحنات الخدمة. فعندما تدمجها في استراتيجية تحول رقمي أكبر تحصل على بيانات ورؤية وتصور لتحسين الأداء عبر عدّة أبعاد تتعلّق بالاستدامة.

5. تعزيز مرونة سلسلة التوريد:

تسببت اضطرابات سلسلة التوريد في إصابة الشركات في أعقاب جائحة COVID-19، مما سلط الضوء على المرونة التي يوفرها التوأم الرقمي. حيث أتاحت التقنيات والمنصات الناشئة إمكانية متابعة التوأم الرقمي لسلسلة التوريد المادية من البداية إلى النهاية. حيث تكتسب الشركات رؤية في سلسلة التوريد كالمهل الزمنية وإجراء تعديلات في الوقت الفعلي داخليًا ومع شركائها.

6. تمكين نماذج الأعمال الجديدة:

(أي المنتج كخدمة) للتوائم الرقمية فائدة ثانوية إذا كنت قادراً على التفكير في الاحتمالات، حيث تم دمج التكنولوجيا الرقمية المزدوجة في موزعاتهم لتقليل تكاليف الصيانة وتعطل المنتج، كما تساعد في تحسين أعمال عملائهم.

7. قيادة الكفاءة التشغيلية:

هي قدرة الشركات على تنفيذ العمليات بكفاءة أعلى، وتساعد التوائم الرقمية في تحقيق هذه الكفاءة من خلال توفير رؤى قوية لتحسين سلسلة القيمة؛ حيث يمكن للمنظمات المرتبطة بالتوائم الرقمية جمع مجموعات بيانات لالتقاط معلومات في الوقت الفعلي عن أداء الأصول والإنتاج، ويمكنهم رؤية المواضع التي قد تشكل اختناقات واستكشاف الحلول المحتملة التي تؤثر على العملية ككل.

8. تحسين الإنتاجية:

يساهم التوأم الرقمي في تحسين الإنتاجية من خلال معالجة قضايا دوران الموظفين والاحتفاظ بهم؛ عندما يغادر موظف ماهر، يخلق حاجزًا يبطئ الإنتاجية. ولكن مع التوأم الرقمي، يستطيع المنظمات التخفيف من بعض هذه التحديات من خلال المراقبة عن بُعد والمساعدة.

بالإضافة إلى ذلك، يستطيع خبراء خارج الموقع مراقبة المعدات النشطة باستخدام تقنية التوأم الرقمي. فإذا اكتشفوا مشكلة، فيُتصل بأحد الموظفين في الموقع لتوجيه إجراءات الصيانة باستخدام تقنية الواقع المعزز.

في الختام:

يزداد انتشار تقنيات التوأم الرقمي في الوقت الحالي، وهذه التقنيات يُمكن أن تحقق فوائد لعملك على المدى القصير والطويل. ولكن حتى تظل قادرًا على المنافسة، يجب أن تبدأ في تحليل وتنفيذ هذه التكنولوجيا الجديدة.