في حين تتسارع وتيرة تطوير التكنولوجيا في صناعة الآلات الثقيلة، لا يزال المصنعون يواجهون مطالب بزيادة الإنتاجية وتعقيد التصميم لتلبية المتطلبات العالمية وظهور المنتجات الذكية المتصلة.
لإنشاء آلات أكثر ذكاءً تتفاعل مع بيئتها، يلزم وجود مجموعة من أجهزة الاستشعار. بدءًا من أجهزة استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وهوائياته، وأجهزة استشعار الميل، ووحدات القياس بالقصور الذاتي (IMU)، وأجهزة استشعار الموقع، وصولًا إلى أجهزة الرادار والليدار وأجهزة الاستشعار القائمة على الكاميرات لأتمتة الآلات، تجمع هذه الأجهزة كميات هائلة من البيانات. على سبيل المثال، تُقدّر شركة سيسكو أن إنترنت الأشياء سيُنتج بحلول نهاية عام 2019 أكثر من 500 زيتابايت من البيانات سنويًا، ومن المتوقع أن ينمو هذا الرقم بشكلٍ متسارع في السنوات اللاحقة.
سيمثل جمع البيانات وتخزينها تحديًا، ولكن كيف يمكن لمصنعي المعدات الأصلية تحليل هذه الكمية الهائلة من البيانات، واستخدام النتائج في نهاية المطاف للتنبؤ بسلوك الآلة وتحسين كفاءة التشغيل؟ هنا تبرز مرونة وقدرة التوأم الرقمي القائم على الفيزياء على التنبؤ. حاليًا، تعمل معظم تطبيقات التوأم الرقمي كنسخة مستقلة تحاكي الآلة الحقيقية بدقة. يُعد هذا النهج مفيدًا بشكل خاص في مراحل تصميم المنتج وتدريب المستخدمين خلال دورة حياة المنتج. ولأغراض تحليل البيانات أثناء تشغيل الآلة، يمكن تشغيل التوائم الرقمية في تكوينين إضافيين يربطان بسلاسة بين المجالين المادي والافتراضي: التوأم الرقمي عبر الإنترنت، والتوأم الرقمي المدمج.
التوأم الرقمي عبر الإنترنت مع بيانات المنتج
من خلال تنفيذ التوأم الرقمي في السحابة ودمجه مع بيانات المنتج في الوقت الفعلي، يمكن إجراء مقارنة بين بيانات المنتج في الحياة الواقعية والبيانات التي تم إنشاؤها بواسطة التوأم الرقمي.
عند اتصال التوأم الرقمي ببرنامج التحكم الفعلي، يُمكن استخدام مُدخلات المُشغّلين أو الخوارزميات لتشغيل كلٍّ من النظامين الرقمي والمادي للآلة. وفي الوقت نفسه، يُمكن مُقارنة بيانات المُستشعر من الآلة الفعلية مع المُستشعرات المُحاكاة في البيئة الافتراضية، مما يُتيح تحليل الفروقات بين القيمتين. يُمكن استخدام هذا التحليل لمنع الأعطال الحرجة في الموقع أو لتحديد متى تحتاج المُكونات الرئيسية إلى صيانة أو استبدال كجزء من برنامج الصيانة الوقائية.
التوأم الرقمي على متن المنتج
بتشغيل نسخة من التوأم الرقمي على متن الطائرة مع جهاز، يُمكن إجراء المقارنة بين النسخة المادية والنسخة الافتراضية آنيًا. وتتمثل الميزة الرئيسية للتوأم الرقمي المدمج في إمكانية حساب التحليلات على الحافة، مما يعني أن النتائج فقط هي التي تُرسل إلى السحابة. وهذا يُقلل بشكل كبير من كمية البيانات التي يجب إرسالها آنيًا، مما يُقلل الحاجة إلى عرض النطاق الترددي وقدرة المعالجة المركزية. كما يسمح نهج التوأم الرقمي المدمج باستخدام البيانات المحسوبة كمدخلات لمساعدة مُدخلات المُشغّل وتقييمها، مما يُتيح نهجًا قائمًا على تفاعل الآلة مع البيانات.
سواء كان ذلك عبر الإنترنت أو على متن الطائرة، فإن التوأم الرقمي القائم على الفيزياء يمكن أن يحدث تأثيرًا هائلاً على كيفية تصميم الآلات وكيفية تصميمها في المستقبل.
للحصول على مزيد من المعلومات حول تقنية التوأم الرقمي واستخداماتها في تطوير المنتجات، قم بتنزيل الكتاب الإلكتروني: التوأم الرقمي في قلب البحث والتطوير.