دوقلوی دیجیتال چیست و چه مزایا و معایبی دارد؟

امروزه یکی از موضوعاتی که هزینه‌ی اضافه‌ای برای صنایع داشته، آزمایشات متفاوت بر روی محصولات کارخانه‌ها، بررسی‌های ابتدایی و زمان‌بر بر روی پروژه‌های ساختمانی و شهری یا آزمایشات پر ریسک بر روی انسان و حیوانات با اهداف سلامت و پزشکی است. این مسائل موجب شده تا شرکت‌ها برای تسریع فرآیندهای کاری، رو به فناوری‌های دیجیتالی بیاورند. یکی از آن‌ها، فناوری دوقلوی دیجیتال است که از دو دهه قبل مورد استفاده قرار گفته است.

این فناوری با استفاده از پایگاه داده‌های عظیم، ویژگی‌های ماشین لرنینگ، هوش مصنوعی و اینترنت اشیاء سعی می‌کند به طور کامل و دقیق، مشابه یک شیء فیزیکی را در قالب یک مدل دیجیتالی خلق کند. این مدل دیجیتالی تمامی ویژگی و خصوصیات یک شیء فیزیکی را درک کرده و آن را در فضای دیجیتالی ارائه می‌دهد. همچنین توانایی‌های بسیاری از جمله پیش‌بینی و بررسی عملکرد محصول را به متخصصان ارائه می‌دهد.

با این توصیفات این روزها به نظر می‌آید تاثیری که دوقلوی دیجیتال بر صنایع گذاشته، آنقدر ارزشمند بوده که شرکت‌هایی مانند IBM و ناسا سرمایه گذاری زیادی در آن کرده‌اند. و از طرفی براساس داده‌های شرکت گلوبال دیتا، ارزش بازار این حوزه تا سال 2030 به 154 میلیارد دلار می‌رسد. بنابراین خوب است که شناختی از این فناوری داشته باشید. با آرکاکوین همراه باشید.

تعریف دو قلوی دیجیتال

دوقلوی دیجیتال ، یک مدل دیجیتالی از شیء فیزیکی است که با داده‌های کاملی از دنیای واقعی ایجاد شده است. این مدل دیجیتالی ابتدا به کمک ماشین لرنینگ و هوش مصنوعی توانایی تجزیه و تحلیل داده و درک آن را آموزش می‌بیند. سپس با استفاده از پایگاه داده‌های بزرگ و اینترنت اشیاء، تمامی اطلاعات شیء فیزیکی را از دنیای واقعی به صورت آنلاین و به‌روز بدست می‌آورد. در انتها داده‌های دریافت شده با استفاده از الگوها و مدل‌سازی به صورت یک مدل دیجیتالی پدیدار می‌شوند.

این فناوری که در ظاهر یک برنامه کامپیوتر است، پس از خلق شدن می‌تواند توانمندی خارق‌العاده‌ای به پروژه‌های صنعتی و شهری بدهد و در زمینه آزمایشات، تصمیم‌گیری‌ها، پیش‌بینی‌ها و صرفه‌جویی در هزینه‌ها کمک بسیار کند. از سوی دیگر در کسب و کارهای مختلف و در بخش‌های کوچک و بزرگی به کار رفته و با مهندسی مدرن ادغام شده که به همین خاطر نتایج خوبی را به جا گذاشته است.

تاریخچه دوقلوی دیجیتال

اصطلاح دوقلوی دیجیتال اولین بار در کتاب جهان آیینه‌ای به نویسندگی دیوید گلرتنر دیده شد. این کتاب در سال 1991 منتشر شد و پس از آن مایکل گریوز پروفسور دانشگاه میشیگان قصد داشت مفهوم آن را تشریح کند. گریوز ابتدا در موسسه فناوری فلوریدا به این مفهوم پرداخت اما در سال 2002 زمانی که به دانشگاه میشیگان نقل مکان کرد، در کنفرانس جامعه مهندسین تولید، در تروی ایالت میشیگان از این مفهوم استفاده کرد.

البته با تمام این تلاش‌ها، جان ویسکر از ناسا بود که در سال 2010 این مفهوم را گسترش داد و توانست آن را به جامعه معرفی کند. او توضیح داد که چگونه می‌توان از دوقلوی دیجیتالی در شبیه سازی کپسول‌های فضایی و آزمایشات بر روی آن‌ها استفاده کرد. همچنین طبق گزارشات در سال 2017، فردی به نام گارتنر Digital Twin را به عنوان یکی از روندهای تکنولوژی راهبری معرفی کرد که تاثیر قابل توجهی در به کار بردن این تکنولوژی به‌خصوص در صنایع داشت.

نکته جالب توجه اما، استفاده ناسا از این فناوری است که به سال‌های خیلی دور یعنی دهه 1960 بر می‌گردد. زمانی که ناسا با همان هدف آزمایش و پیش‌بینی، فضاپیماها را در قالب ماکت طراحی می‌کرد. همچنین ناسا در مهم‌ترین فضاپیمای خود یعنی آپولو 13 از دوقلوی دیجیتالی به منظور تعمیر مجازی و اثبات پتانسیل نجات حتی قبل از وجود این اصطلاح استفاده کرد.

با این تفاسیر می‌توان گفت قدمت این فناوری بیش از نیم قرن است و استفاده آن، بسیار نتیجه بخش بوده است.

انواع دوقلوی دیجیتال

دوقلوهای دیجیتالی به صورت کلی به چهار نوع تقسیم می‌شوند که در ادامه با آن‌ها آشنا خواهید شد:

• Component Twin: بهترین معنی برای این دوقلو را می‌توان دوقلوی مولفه‌ای نامید. این دوقلو که با دوقلوی اولیه نیز شناخته می‌شود، کوچک‌ترین عضو انواع دوقلوهای دیجیتالی است. کاربرد این دوقلو در تجهیزات و عناصر کوچک مانند قطعات یک محصول است که آن‌ها را برای بررسی عملکرد، کارایی و استحکام استفاده می‌کنند. همچنین این دوقلو به دلیل نظارت بر ابعاد کوچک‌تر یک محصول، هزینه خرابی و تعمیر کمتری خواهد داشت و می‌تواند روند تولید بهتر با کیفیت بالاتری را فراهم کند.
• Product Digital Twin: دوقلوهای دیجیتالی محصول از دوقلوهای مولفه‌ای ساخته شده‌اند. این دوقلوها وظیفه دارند عملکرد اجزاء یک محصول را بررسی و نقاط ضعف و بهبود را برای بالا بردن بهره‌وری و تعامل بهتر اجزاء با هم پیدا کنند. آن‌ها همچنین در موضوعاتی از قبیل میانگین زمان خرابی، تعمیر و کاهش مصرف انرژی کمک زیادی می‌کنند.
• System Twin: دوقلوی سیستمی در انواع دوقلوهای دیجیتالی، مانند فرآیندهای تولید یا تامین انرژی در یک کارخانه است. متخصصان با استفاده از این دوقلو می‌توانند یک چشم انداز یا یک نما از فرآیندهای سیستمی کارخانه و ترکیب دوقلوهای محصول برای تشکیل یک دوقلوی سیستمی را داشته باشند. آن‌ها با استفاده از این تکنولوژی، داده‌های با ارزش سیستم را دریافت کرده و با استفاده از مشاهده و آزمایش بر روی آن‌ها، سعی می‌کنند پایداری و راندمان سیستم را افزایش و از فرصت‌های تجاری و پیشرفت با اهداف کسب سود بیشتر، بهره ببرند.
• Process Digital Twin: دوقلوی پروژه یا دوقلوی فرآیند، بزرگ‌ترین دوقلوی دیجیتالی است. این نوع، تمامی دوقلوهای سیستمی را به سیستم کل متصل کرده و تصویری بزرگ با تمام جزئیات از عملکرد پروژه، به همراه تمامی داده‌های فرآیند ارائه می‌دهد. این دوقلو تمامی اجزاء سیستم را با کل پیچیدگی‌ها به مدیران نشان داده و بدون ایجاد مشکلی در فرآیندها، تمامی آزمایشات و پیش‌بینی‌ها را برای فرضیات متخصصین و تصمیمات کلان پروژه ارائه می‌دهد.

حال که با انواع دوقلوهای دیجیتالی آشنا شدید، برای آن که بتوانید آن‌ها را به درستی در موقعیت‌های متفاوت استفاده کنید، لازم است که کاربردها و مزایا و معایب آن را در بخش‌های مختلف بشناسید. پس با ما همراه باشید.

کاربردهای دوقلوی دیجیتال

همانطور که تا این قسمت از مقاله توضیح داده شد، دوقلوی دیجیتالی می‌تواند در بخش‌های کوچک و بزرگی از صنایع به کار برود و اطلاعات ارزشمندی را به منظور تصمیم‌گیری بهتر مدیران ارائه بدهد.

از این رو در این قسمت می‌توانید برخی از مهم‌ترین کاربردهای دوقلوی دیجیتالی را در صنایع ببینید:

• تولید

تولید یکی از بخش‌هایی است که به صورت مرحله‌ای نیاز به دوقلوی دیجیتالی دارد. در ابتدا Digital Twin می‌تواند طراحی محصولات و استفاده کارآمد از منابع را نمایش دهد. موضوعی که در مراحل بعد موجب کاهش هزینه‌ها، بهبود محصولات و رفع خطاهای آن‌ها می‌شود. همچنین جلوگیری از خرابی‌های دستگاه‌های تولید و استفاده به صرفه‌تر از آن‌ها از دیگر کاربردهای این فناوری است.

• خودروسازی

طراحی خودروها، ایجاد شبیه سازی‌های مختلف برای تصادفات یا بررسی ویژگی‌هایی مانند استقامت خودرو از کاربردهایی است که دوقلوی دیجیتالی با استفاده از داده‌های آنلاین و ایجاد فرضیات گوناگون ارائه می‌دهد. از مهم‌ترین شرکت‌های خودروسازی که از این فناوری بهره بردند، می‌توان به شرکت ولوو (Volvo) اشاره کرد. این شرکت در بخش اتوبوس و کامیون‌ها و با تمرکز بر ایمنی مسافران از همزادهای دیجیتالی استفاده می‌کند.

• خرده فروشی

خرده فروشی را می‌توان یکی از جذاب‌ترین ولی پیچیده‌ترین کاربردها دانست. با فرض یک فروشگاه، Digital Twin می‌تواند راه‌های مشتری مداری را به همراه آزمایش راه‌هایی برای تجربه بهتر مشتری و شناخت نیازها به کار ببرد.

• سلامت و پزشکی

یکی از بزرگ‌ترین حوزه‌هایی که از دوقلوی دیجیتال استفاده می‌شود، پزشکی است. داروسازی، آزمایش راه‌های درمان بیماران در رشته‌های مختلف، تحقیقا پزشکی و استفاده از بهترین روش‌ها برای ارائه خدمات بهتر به بیماران از قسمت‌هایی است که ویژگی‌های  Digital Twin بسیار موثر و مورد استفاده است.

• مدیریت بحران

مدیریت بحران به صورت کلی به دو دسته تقسیم می‌شود. بخش اول مربوط به مدیریت اتفاقاتی است که موجب به خطر افتادن جان انسان‌ها می‌شود مانند بلایای طبیعی. بخش دیگر مربوط به مدیریت بحران در قالب کسب و کار است. دوقلوی دیجیتال در این دو بخش می‌تواند با دریافت اطلاعات کامل، تمامی جوانب را بررسی، نواقص را پیدا و تمامی اتفاقات را به راحتی پیش‌بینی کند.

• شهرهای هوشمند

امروزه ایجاد شهرهای هوشمند و ادغام آن با کل زندگی ما، یکی از اهداف کشورها به شمار می‌آید. این که مدیران دولتی بتوانند شهر را از لحاظ اجتماعی، زیستی و اقتصادی ارتقاء داده و راهکارهای سازنده برای یکپارچه کردن تمامی خدمات ارائه بدهند، موضوعی است که دوقلوی دیجیتال به سهولت می‌تواند انجام دهد. یکی از نمونه‌های به کار رفته، کشور سنگاپور است که با هدف بهینه سازی جریان ترافیک و مصرف انرژی از تکنولوژی دوقلوی دیجیتال استفاده می‌کنند.

• هوافضا

هوافضا را می‌توان یکی از پرهزینه‌ترین و پرریسک‌ترین صنایع دانست. این حوزه به جهت سرمایه بزرگی که در آن در جریان است، به کمک دوقلوهای دیجیتال می‌تواند مباحث فنی هواپیما مانند موتورها، بدنه‌ها، موضوعات استحکام هواپیما در برابر شرایط جوی و موارد ضروری دیگر را با شبیه سازی و یا گرفتن اطلاعات Real-Time بررسی کند. یعنی بدون هزینه‌های زیاد برای طراحی واقعی هواپیما، متخصصان می‌توانند مدل‌های مجازی را خلق و برای استفاده، از تمام زوایا تجزیه و تحلیل کنند.

مزایا و معایب دوقلوهای دیجیتال

در دنیای دیجیتالی هر فناوری‌ای دارای مزایا و معایبی است که او را از دیگر فناوری‌ها متمایز می‌کند.

در این بخش هم می‌توانید به مهم‌‌ترین مزایا و معایب این تکنولوژی بپردازید:

مزایا

• نگهداری

اولین مزیت یک دوقلوی دیجیتال، کمک به شرکت‌ها برای نگهداری و پیش‌گیری از خرابی است. در واقع با این هدف که سیستم‌ها، فرآیندها، تجهیزات و محصولات با بهترین کیفیت مورد استفاده قرار بگیرند، لازم است که مدل دیجیتالی به تمامی جوانب نظارت داشته و به متخصصین برای حل نواقص، پیش از ایجاد مشکل کمک کند.

• هزینه و ریسک‌ها

هزینه و ریسک‌ها یکی از مسائلی است که همواره برای مدیران مشکل ایجاد می‌کند. این که فرضیات، طراحی‌ها و ریسک‌ها را بدون صرف هزینه در دنیای واقعی بتوان انجام داد، ارزش زیادی برای شرکت‌ها دارد. همزاد دیجیتالی با همین دلایل در صنایع، برای توسعه محصولات و بهینه کردن فرآیند به منظور کاهش هزینه‌ها بسیار به کار می‌رود.

• تصمیم‌گیری

شناخت بهترین راه‌ها، تصمیم‌گیری برای مسائل کلان و جلوگیری از هزینه‌های تصمیمات اشتباه، موضوعاتی است که نیاز به تحقیقات زیاد و زمان‌بر و شاید صرف هزینه‌های اضافی داشته باشد. از این رو Digital Twin در عصر امروز که دقیقه‌ها مهم هستند، با پیش‌بینی و آزمایش تصمیمات در بالاترین سرعت می‌تواند راهکاری عالی‌ای برای شرکت‌ها باشد.

• فرآیندهای تولیدی

این که قبل از شروع فرآیند تولید یا در زمان تولید بتوان ایرادات را شناسایی و راهکارهای ارتقاء سطح محصولات را بدون ایجاد اختلال، در روند تولید اعمال کرد، مزیت دیگری به شمار می‌رود. بررسی محصولات پیش از طراحی فیزیکی، تحلیل داده‌های خروجی یا مدیریت زنجیره تامین از نکاتی است که مدل‌های دیجیتالی به دقت و به صورت مرحله‌ای و با سرعت می‌تواند شرکت را پیش مشتریان با ارزش‌تر کند.

معایب

• موانع پیاده‌سازی

پیاده‌سازی، اولین و تخصصی‌ترین گام برای ایجاد یک دوقلوی دیجیتالی است. برای خلق این فناوری ابتدا نیازمند چند متخصص در این حوزه برای پیاده‌سازی، خلق و استفاده از نتایج آن است. در کنار آن شرکت باید بهترین منابع و امکانات را در اختیار متخصصین بگذارد. مرحله بعد که مهم‌ترین نقش را در کل سیستم Digital Twin دارد، داشتن یک سیستم پایگاه داده عظیم برای دریافت تمامی اطلاعات از مدل فیزیکی به صورت Real-Time است. زمان‌بر بودن خلق این مدل از دیگر معایبی است که باید به آن توجه کرد.

• حریم خصوصی و امنیت داده

یکی از مطرح‌ترین معایب دوقلوهای دیجیتال، حریم خصوصی و امنیت اطلاعات کاربران است. سازمان‌ها چه برای اطلاعات حیاتی خود و چه برای اطلاعات کاربران، ملزم هستند قوی‌‌ترین و بهترین سیستم امنیتی را برای داده‌ها تخصیص دهند؛ چرا که در عصر امروز با کوچک‌ترین نقصی ممکن است داده‌های مهمی به سرقت رفته و حریم خصوصی افراد مورد تعرض قرار بگیرد.

• هزینه‌ها

دوقلوی دیجیتال را می‌توان از زمره فناوری‌هایی دانست که هزینه زیادی برای پیاده‌سازی و نگهداری خرج می‌کنند. این تکنولوژی به دلیل خدماتی که در بالاترین سطح ارائه می‌دهد، هزینه‌های زیادی نیز دارد؛ به این جهت سازمان‌ها باید هزینه‌های آن را نیز در نظر بگیرند.

• وابستگی به داده‌های دقیق و سریع

دریافت اطلاعات درست، دقیق، سریع و به‌روز از مدل فیزیکی، یکی دیگر از بخش‌های مهم است. اگر شرکت‌ها برای دوقلوی دیجیتال، سیستمی به منظور دریافت آنلاین اطلاعات تهیه نکنند، مطمئناً با مشکلات و نواقص زیادی برخورد خواهند کرد.

• مباحث اخلاقی

داشتن اطلاعات افراد به ویژه در حوزه پزشکی، موضوعی نیست که سازمان‌ها بتوانند به راحتی از آن گذر کنند. در واقع بزرگ‌ترین مشکل شرکت‌ها، گرفتن مجوز برای تحقیق و پژوهش بر روی اطلاعات افراد است و تا زمانی که این‌گونه مجوزها تایید نشوند، نمی‌توان از دوقلوی دیجیتال استفاده کرد.

• پیچیدگی یکپارچه سازی

ادغام با سیستم‌های دیگر و یکپارچه سازی همزاد دیجیتالی با دیگر تجهیزات، یکی از روندهای زمان‌بر و پیچیده‌ای است که باید قبل از شروع به کار و قبل از ایجاد چالش‌های گوناگون انجام شوند.

مقایسه دوقلوی دیجیتالی با شبیه سازی

تا بدینجا مقاله ممکن است فکر کنید دوقلوی دیجیتالی همان شبیه سازی اما با کمی تفاوت‌های جزئی است. ولی باید بدانید که این دو بیش از یک تفاوت کوچک دارند. به همین دلیل در ادامه با دو مورد از تفاوت‌های این دو آشنا می‌شوید.

• اولین تفاوت این دو فناوری در فضای استفاده از داده‌ها و طرح آزمایشات است. در شبیه سازی، پروژه‌ها در یک فضای کنترل شده با داده‌های محدودی آزمایش می‌شوند. اما در دوقلوی دیجیتالی، با یک تعامل دو نفره و دریافت داده به صورت از دنیای واقعی و پردازش آن آزمایشات انجام می‌شوند.
• تفاوت دیگر که همراه با تفاوت اول است، داده‌های به‌روز و آنلاین در دوقلوی دیجیتالی است که همواره و هم گام با تغییرات پیش می‌رود اما در شبیه سازی اطلاعات محدود است و اگر تغییراتی ایجاد شود، باید مجددا سازمان، روند شبیه سازی و صرف هزینه‌ها را پیش بگیرد.

جمع بندی

دوقلوهای دیجیتال در ارز دیجیتال فناوری‌هایی هستند که به ما در پردازش اطلاعات، طراحی فرضیات، پیش‌گیری از خرابی‌ها و شناسایی مسیرهای پیشرفت کمک بسیاری می‌کنند. شناخت و استفاده از آن‌ها در حوزه‌های مختلف می‌تواند توسعه سازمان را با سرعت بیشتر و با هزینه‌های کمتری ارائه دهد و در ارائه خدمات، کمک فراوانی کند.

این تکنولوژی مانند بقیه تکنولوژی‌ها، مزایا و معایب متفاوتی دارد که شرکت‌ها می‌توانند براساس نیازهای خود از آن بهره ببرند.

بسیار خوشحالیم که تا انتها همراه ما بودید و امیدواریم این مقاله در درک شما از Digital Twin کمک بسیاری کند. اگر سوالی در رابطه با این تکنولوژی یا عضویت در کانال‌های آرکاکوین دارید، می‌توانید در بخش کامنت‌ها یا تماس با پشتیبانی سوالات خود را بپرسید.