تحقيق إمكانات التوائم الرقمية
لا تزال التوائم الرقمية ، وإمكاناتها في رفع الكفاءة وتعزيز الابتكار، حاضرة بقوة في منشورات الصناعة والتقارير الفنية والمدونات. وقد صنّفت مؤسسة غارتنر التوائم الرقمية ضمن أهم عشرة اتجاهات تكنولوجية استراتيجية لعام 2019، وتتوقع أن يستخدمها أكثر من نصف الشركات الصناعية بحلول عام 2021 لتحقيق زيادة في الكفاءة بنسبة 10% في جميع مراحل دورة حياة المنتج. ونشرت مجلة فوربس مقالاً يتوقع أن: "[...] نحن على أعتاب طفرة هائلة في تكنولوجيا التوائم الرقمية". وتستفيد الشركات التي تستخدم التوائم الرقمية من ميزة تنافسية وتحسين كبير في أوقات دورات العمليات الحيوية.
ولكن كيف يمكننا تحقيق وعد التوائم الرقمية وفي نفس الوقت حماية الاستثمارات الكبيرة التي تم استثمارها في الأشخاص والتكنولوجيا والعمليات؟
في وقت يبدو فيه مصطلح "الاضطراب" هو التعبير الأكثر استخدامًا عند مناقشة التقنيات الجديدة، قد يبدو من الصعب إجراء إصلاح شامل لتصميم أنظمتك وعملياتك ومنصاتك لتسخير نهج رقمي جديد لتطوير المنتجات والعمليات.
رحلة التوأم الرقمي
الخبر السار هو: لستَ مضطرًا لذلك. رحلة تطبيق التوأم الرقمي تُعدّ تطورًا لأنظمتك وعملياتك الحالية، وستستفيد مؤسساتك في كل خطوة.
الخطوة 1: تحديد الهوية
الخطوة الأولى في الرحلة هي تحديد الفوائد المحتملة التي يمكن أن يجلبها التوأم الرقمي القائم على الفيزياء لعمليات البحث والتطوير في الشركات ومنظماتها.
الخطوة 2: إنشاء حالة الاستخدام
ينبغي إعطاء الأولوية للمشاريع التي ستستفيد أكثر من نهج التوائم الرقمية من حيث الكفاءة أو إمكانات الابتكار، ثم تُنقل إلى المرحلة الثانية، وهي إعداد دراسة حالة الاستخدام. في هذه المرحلة، يُحدد النطاق المحتمل للتوائم الرقمية في عملية التصميم، ويُتفق على خطوات التنفيذ.
بعد إنشاء حالة الاستخدام، تتألف رحلة التوأم الرقمي من مرحلتين أو ثلاث مراحل إضافية: إثبات المفهوم، والتوأم الرقمي للنظام الفرعي، والتوأم الرقمي الكامل . تتيح كل مرحلة من هذه المراحل للشركات فرصة التعرف على تطبيق التوائم الرقمية في بيئتها وإنتاج نتائج محاكاة ملموسة. كما توفر كل مرحلة اللبنات الأساسية للتكرار التالي، مما يعني أن جميع الاستثمارات في الوقت والموارد التي تُبذل طوال الرحلة تُسهم في النتيجة النهائية.
الخطوة 3: إثبات المفهوم
تُعرَّف مرحلة إثبات المفهوم عادةً بأنها نسخة مبسطة من التوأم الرقمي، تركز على جانب محدد من الآلة، كسلوك النظام الهيدروليكي لضاغط التربة الاهتزازي في بيئة طبيعية. يعتمد إثبات المفهوم على البيانات الموجودة في أنظمة الشركة الحالية، مثل نماذج التصميم بمساعدة الحاسوب ثلاثية الأبعاد، ومخططات النظام الهيدروليكي، وخصائص مجموعة نقل الحركة. تُستخدم هذه البيانات لنمذجة المحاكاة الآنية التي تدعم التوأم الرقمي القائم على الفيزياء. من مزايا إثبات المفهوم أن المحاكاة تُنتج نتائج ملموسة يمكن تحليلها لاستخدامها في البحث والتطوير. في الوقت نفسه، يُعرّف إثبات المفهوم فرق التصميم على عملية تطوير التوأم الرقمي، بالإضافة إلى البرامج والأدوات اللازمة لتشغيل المحاكاة في الوقت الفعلي.
بعد الانتهاء من PoC بنجاح، يمكن أن تتخذ الرحلة عادةً أحد مسارين محتملين: التوأم الرقمي للنظام الفرعي لمزيد من البحث في محاكاة مكون/نظام فرعي محدد أو التوأم الرقمي الكامل من أجل تحليل وتوقع سلوك الجهاز بأكمله في بيئته.
الخطوة 4أ: التوأم الرقمي للنظام الفرعي
يُعدّ التوأم الرقمي للنظام الفرعي وسيلةً فعّالة لتعميق المحاكاة المُجراة في إثبات المفهوم، وذلك بإنشاء نماذج أكثر دقةً لتعريف الآلة والبيئة وسير العمل، والتي يُمكن استخدامها، على سبيل المثال، في أتمتة المهام الفرعية، أو تحليل مستوى المكونات، أو توليد بيانات التدريب لإنشاء خوارزميات الصيانة الوقائية. يُعدّ التوأم الرقمي للنظام الفرعي حلاًّ مثاليًا لموردي المكونات، إذ يُتيح تحليلًا دقيقًا وتشغيلًا مُحسّنًا لمنتجاتهم، مع الاستغناء عن الحاجة إلى التكامل الكامل مع الآلة الفعلية.
الخطوة 4ب: التوأم الرقمي الكامل
وأخيرًا، يُعدّ التوأم الرقمي الكامل تمثيلًا افتراضيًا دقيقًا للآلة والبيئة وعمليات العمل، متصلًا بنظام التحكم الكامل. يُمكّن هذا التوأم من تحليل سلوك نظيره في الحياة الواقعية والتنبؤ به، ويُقدّم فوائد طوال دورة حياة المنتج. وتشمل هذه الفوائد المشاركة المبكرة للعملاء، والنمذجة الافتراضية في البحث والتطوير، والتدريب الفعّال لأصحاب المصلحة، والأدوات اللازمة لتطبيق الابتكارات القائمة على الذكاء الاصطناعي، مثل الصيانة التنبؤية.
مسار سلس نحو الابتكار الرقمي
تتمتع التوائم الرقمية القائمة على الفيزياء بإمكانية تحقيق وفورات كبيرة في الكفاءة وميزة تنافسية للشركات الناشئة. ولا يعني اعتمادها في دورة حياة منتجك بالضرورة إحداث تغيير جذري في أنظمتك وعملياتك الحالية. فمن خلال تحديد أولويات حالات الاستخدام بعناية، على سبيل المثال في البحث والتطوير، والشروع في رحلة التوأم الرقمي حيث توفر كل خطوة فوائد وأساسًا للخطوة التالية، يمكنك حماية استثماراتك في أنظمتك الحالية، بينما تتمكن فرقك من تبني نهج بحث وتطوير يركز على التوأم الرقمي تدريجيًا. لذا، لا داعي لتفويت الإمكانات التي يمكن أن توفرها التوائم الرقمية لمؤسستك، حيث يتوفر مسار سلس للابتكار الرقمي.
تعرف على المزيد حول التوائم الرقمية:
التوائم الرقمية: تغيير الطريقة التي نصمم بها منتجاتنا ونتحقق من صحتها ونسوقها ونشغلها
