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 بشكل تفاعلي، يلزم وجود مجموعة من أجهزة الاستشعار. بدءًا من أجهزة استقبال وهوائيات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، ومستشعرات الميل، ووحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU)، ومستشعرات الموقع، وصولًا إلى الرادار والليدار وأجهزة الاستشعار القائمة على الكاميرات لأتمتة الآلات، تجمع هذه الأجهزة كميات هائلة من البيانات. على سبيل المثال: تقديرات سيسكو من المتوقع أن تولد إنترنت الأشياء أكثر من 500 زيتابايت سنويًا من البيانات بحلول نهاية عام 2019، وفي السنوات التالية، من المتوقع أن ينمو هذا الرقم بشكل كبير، وليس خطيًا.
إن جمع البيانات وتخزينها سيكون تحديًا، ولكن كيف يمكن لمصنعي المعدات الأصلية تحليل هذا الكم من البيانات واستخدام النتائج في النهاية للتنبؤ بسلوك الآلات وتحسين كفاءتها التشغيلية؟ هنا تكمن المرونة والقدرة التنبؤية لـ التوأم الرقمي القائم على الفيزياء يمكن أن يُساعد. حاليًا، تعمل معظم تطبيقات التوائم الرقمية كنسخة مستقلة تُحاكي الواقع من الجهاز الحقيقي. يُعد هذا النهج مفيدًا بشكل خاص، على سبيل المثال، في مراحل تصميم المنتج والتدريب خلال دورة حياته. لأغراض تحليل البيانات أثناء تشغيل الجهاز، يمكن تشغيل التوائم الرقمية في تكوينين إضافيين يربطان بسلاسة بين المجالين المادي والافتراضي: التوأم الرقمي عبر الإنترنت والتوأم الرقمي على متن الطائرة.
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.
لمزيد من المعلومات حول تقنية التوأم الرقمي واستخداماتها في تطوير المنتجات، تحميل الكتاب الإلكتروني: التوأم الرقمي في مركز البحث والتطوير.