كيف يُغيّر المحاكاة في الوقت الفعلي الهندسة الميكانيكية
إن بناء برنامج بنفسك يُمثل تحديًا كبيرًا. نتحدث هنا عن حوالي عشر سنوات أو خمس عشرة سنة من الجهد المبذول لتطوير برنامج سهل الاستخدام وقادر على تحليل مختلف التخصصات آنيًا. هناك طريقة مختصرة متاحة، وهي برنامج Mevea.
آكي ميكولا، أستاذ التصميم الافتراضي ومدير منصة SIM، جامعة لابينرانتا للتكنولوجيا
جامعة لوتس للتكنولوجيا – جامعة لابينرانتا-لاهتي التكنولوجيا لطالما كانت جامعة لونغ آيلاند للتكنولوجيا رائدةً في مجال دمج التكنولوجيا والأعمال منذ تأسيسها عام ١٩٦٩، وصُنفت كواحدة من أكثر ٢٠ جامعةً واعدةً وسريعةَ التطور في العالم. تستخدم جامعة لونغ آيلاند للتكنولوجيا التوائم الرقمية لإجراء البحوث وتطوير عمليات إنتاج مستدامة من خلال المحاكاة.
تستخدم جامعة لابينرانتا للتكنولوجيا حلول محاكاة التوأم الرقمي لمواجهة التحديات العالمية الراهنة في مجال التكنولوجيا والأعمال. تركز منصة أبحاث محاكاة التوأم الرقمي (SIM) التابعة للجامعة على تقنيات المحاكاة الآنية، والواقع الافتراضي، وواجهات الإنسان والآلة (HMI)؛ وإدارة دورة حياة المنتج عبر إنترنت الأشياء؛ وتحقيق قيمة مستدامة للعملاء من خلال إنترنت الأشياء والرقمنة.
تُشكل جامعة لوتسرن للتكنولوجيا جزءًا أساسيًا من تاريخ شركة ميفيا، كونها الجامعة الأم لمؤسسيها الذين بدأوا مسيرتهم في مجال الميكاترونيات والمحاكاة الآنية. لذا، يُمكن اعتبار التعاون المستمر بين ميفيا وجامعة لوتسرن للتكنولوجيا تكريمًا للتعليم الهندسي عالي الجودة الذي تُقدمه الجامعة.
المحاكاة في الوقت الفعلي تجمع بين التخصصات الهندسية المختلفة
الهندسة مجموعةٌ متعددة الجوانب من التخصصات، تتكامل مع بعضها البعض، لكنها قد تختلف اختلافًا كبيرًا. ويتجلى هذا التباين في خطوط المنتجات الحالية، التي تُطوَّر من خلال تآزرٍ بين التخصصات.
تستخدم جامعة LUT محاكاة Mevea في الوقت الفعلي نظام البرمجيات لبناء توائم رقمية مبنية على الفيزياء لآلات حقيقية. بما أن النماذج المحاكية تتصرف كآلات حقيقية، فإن المحاكاة في الوقت الفعلي تتيح لمختلف المتخصصين فهم كيفية تأثير تخصصهم على الآلة وتحليل سلوكها في الوقت الفعلي. يوضح قائلًا: "هذا درس قيّم للغاية، لأننا نريد بالطبع الحصول على محركات هيدروليكية جيدة، والأهم من ذلك، نريد آلة يُحسّن أداؤها ككيان متكامل". أكي ميكولاأستاذ التصميم الافتراضي ومدير منصة SIM في جامعة LUT.
التعلم من خلال المحاكاة
تُقدم جامعة لونغ آيلاند للتكنولوجيا (LUT) للطلاب دورات مُصممة خصيصًا لتعلم نظرية برنامج المحاكاة. ونظرًا لطبيعة البرنامج الموثقة بشكل مفتوح، يُمكن للطلاب إجراء أبحاث مستقلة باستخدام محاكاة التوأم الرقمي. وبينما يُمكنهم إجراء اختبارات في مجالات تخصصهم، يُمكّنهم برنامج Mevea من مراقبة التأثير الكلي للاختبار على الجهاز بأكمله، مما يُوفر رؤية أكثر شمولًا.
في سياق التعليم، تتميز المحاكاة الآنية أيضًا بميزة إضافية تتمثل في التعلم المُلَعَّب. يمكن لفرق الطلاب التنافس في عمليات المحاكاة بمهام وأهداف مختلفة. يتيح العمل في بيئة محاكاة للطلاب فرصًا للتطوير والاختبار في ظل ظروف قابلة للتعديل، وتقنيات متطورة مثل إنترنت الأشياء (IoT) والمواد الذكية. علاوة على ذلك، تُسهِّل عمليات المحاكاة الآنية عملية ابتكار أقوى، وتُتيح منظورًا مختلفًا للهندسة الميكانيكية وحل المشكلات. إجمالًا، تتجلى العلاقة بين التوائم الرقمية والتنمية المستدامة، من بين أمور أخرى، في كفاءة الطاقة، وتطوير العمليات والمنتجات، وخفض تكاليف التطوير. تُمثِّل المحاكاة الآنية أساسًا بوابةً لمستقبل أكثر استدامة.
المحاكاة في الوقت الحقيقي توفر الوقت في تطوير البرمجيات
تطوير البرمجيات عمليةٌ معقدةٌ وتتطلب مواردَ كثيرة، حتى في أبسطها. وتتمثل النظرة العامة إلى عمل التطوير في أن التعقيد يزداد بشكلٍ ملحوظٍ عندما يرتبط البرنامج بتطبيقاتٍ في العالم المادي.
يمكن تعريف برنامج ميفيا للمحاكاة الآنية بأنه "برنامج مفتوح المصدر"، إذ يتيح للمستخدمين دمج تخصص هندسي معين مع بعضهم البعض. إذا رغب المستخدم في استبدال وحدة معينة في المحاكاة، فيمكنه تطوير نسخته الخاصة وتطبيقها مباشرةً في المحاكاة. يقول ميكولا: "إن بناء برنامج بنفسك يمثل تحديًا كبيرًا. نحن نتحدث عن ما يقارب عشر سنوات أو خمس عشرة سنة من الجهد المبذول لتطوير برنامج سهل الاستخدام وقادر على تحليل مختلف التخصصات آنيًا".
غالبًا ما يكون البحث وتطوير البرمجيات مساعٍ طويلة الأمد نظرًا لطبيعتهما المُستهلكة للوقت. ومع ذلك، فقد أتاحت التكنولوجيا سريعة التطور فرصًا جديدة لاعتماد أسلوب أكثر كفاءةً وابتكارًا لإجراء البحوث في مجال الهندسة من خلال المحاكاة القائمة على الفيزياء. ويختتم ميكولا قائلاً: "هناك حلٌّ مُختصرٌ متاح، وهو برنامج Mevea. فهو يُساعدك على بناء نموذج والتركيز على تخصصك دون إضاعة الكثير من الوقت في هذه المعلومات الأساسية".
قراءة متعمقة:
(باللغة الفنلندية) التوأم الرقمي يفسر الواقع ويبسط العمليات - النمذجة الذكية توفر الوقت والمال