Digitálne dvojčatá: Čo sú zač a ako fungujú?

Digitálne dvojča je digitálna verzia procesu alebo fyzického objektu. Môže to byť digitálna replika prúdového motora, automobilu, budovy alebo dokonca mesta. Digitálne dvojčatá replikujú procesy na zhromažďovanie údajov s cieľom predpovedať, ako budú fungovať skutočné systémy. Prostredníctvom digitálnych dvojčiat môžete plánovať a vykonávať komplexnú sadu aktivít vo virtuálnom svete pred ich spustením v skutočnom svete.

Poďme sa pozrieť na to, ako fungujú digitálne dvojčatá.

Ako sú navrhnuté digitálne dvojčatá?

Digitálne dvojča je navrhnuté zhromažďovaním údajov a vytváraním výpočtových modelov na ich testovanie.

Zber dát

Na vytvorenie virtuálneho modelu vyžaduje digitálne dvojča údaje o objekte alebo procese. Tieto údaje môžu byť o životnom cykle produktu. Údaje môžu obsahovať špecifikácie návrhu, informácie o produkte alebo výrobné procesy. Môže to súvisieť aj s informáciami, ako je spätná väzba v reálnom čase, historické analýzy a záznamy o údržbe.

Modelovanie

Po zhromaždení údajov sa použijú na vytvorenie výpočtových analytických modelov. Tieto modely môžu predpisovať akcie na základe technických simulácií a algoritmov umelej inteligencie. Modely je možné zobraziť prostredníctvom 3D znázornení a techník rozšírenej reality (AR), ktoré vám zobrazia všetky nálezy vizuálne. To všetko vám môže pomôcť lepšie pochopiť fyzický objekt alebo proces.

Ako fungujú digitálne dvojčatá?

Digitálne dvojča môže byť také zložité alebo také jednoduché, ako požadujete. Množstvo údajov, ktoré použijete, určuje, ako model predstavuje skutočnú fyzickú verziu.

Existujú tri rôzne typy digitálnych dvojčiat:

Digitálny dvojitý prototyp (DTP)

DTP je digitálne dvojča implementované pred vytvorením fyzického produktu. Skladá sa z návrhov, analýz a procesov potrebných na vytvorenie fyzickej verzie produktu.

Digitálna dvoj inštancia (DTI)

DTI je digitálne dvojča určené pre produkt, ktorý sa už vyrába. Počas celého svojho životného cyklu zostáva prepojený s fyzickým objektom, aby mohol vykonávať testy na rôznych prípadoch použitia.

Digitálny dvojitý agregát (DTA)

DTA je súhrn mnohých DTI. Pomáha zhromažďovať informácie, ktoré pomáhajú určiť schopnosti fyzického produktu za rôznych podmienok.

Digitálne dvojčatá a IoT

Koncept digitálneho dvojčaťa nie je nový, ale šírenie internetu vecí (IoT) ho robí populárnejším. IoT popisuje sieť digitálnych zariadení, ktoré sú pripojené a vymieňajú si údaje pomocou internetu.

S pokročilými možnosti analýzy údajov, digitálne dvojčatá môžu optimalizovať nasadenie internetu vecí pre maximálnu efektivitu. Schopnosť spravovať veľké dáta a vznik rušivých technológií bude naďalej presadzovať prijatie digitálnych dvojčiat.

Prečo sú digitálne dvojčatá dôležité?

Podniky sú pod rastúcim tlakom, aby prekonali výzvy v dnešnej neustále sa meniacej krajine. Zavedením digitálnych dvojčiat môžete získať cenné poznatky preskúmaním vzťahu medzi vzájomne prepojenými množinami údajov fyzických a digitálnych systémov.

Digitálne dvojčatá vám navyše môžu poskytnúť niekoľko výhod, ako napríklad:

• Optimalizácia výrobných procesov pri súčasnom znížení rizika nehôd a neplánovaných prestojov.
• Zvyšovanie efektívnosti pri znižovaní problémov s kvalitou výrobkov.
• Používanie prediktívnej údržby na udržanie vybavenia a zariadení.
• Testovanie a overovanie predpokladov.
• Riešenie problémov so zariadením na diaľku.
• Zvyšovanie produktivity a vytváranie efektívnejších dodávateľských reťazcov.
• Školenie zamestnancov, aby zaobchádzali s vybavením, ktoré nie je fyzicky blízko.
• Zlepšenie zákazníckej skúsenosti a pomoc pri získavaní lepších informácií o výkonnosti produktu.
• Eliminácia potreby viacerých prototypov a skrátenie celkového času vývoja.

Digitálne dvojité aplikácie

Digitálne dvojčatá sa používajú v rôznych priemyselných odvetviach pre širokú škálu aplikácií.

Konštrukcia

Digitálne dvojčatá pomocou údajov v reálnom čase poskytujú dynamické modely, ktoré ukazujú výkon inteligentných miest v reálnom živote. To pomáha dosiahnuť efektívne využitie zdrojov, úspory nákladov a efektívny spôsob zavádzania udržateľných postupov na stavbu.

Digitálne dvojčatá môžu ďalej ponúkať riešenia mnohých zložitých výziev, ktorým čelia moderné mestá. Napríklad digitálne dvojčatá miest môžu byť použité na simuláciu plánovania katastrof a reakcií na núdzové situácie počas kríz.

Výroba

Vo výrobe pomáhajú digitálne dvojčatá vylepšiť prevádzku a znížiť náklady na údržbu. Výrobcovia začínajú vytvorením virtuálnej reprezentácie aktíva a potom zachytia jeho údaje, aby určili jeho výkonnosť. Vďaka tomu je výroba produktívnejšia a efektívnejšia.

Automobilový priemysel

Digitálne dvojčatá môžu vytvárať virtuálne repliky automobilov, ktoré pomáhajú analyzovať a zlepšovať výkon vozidla. Tieto digitálne reprezentácie vozidiel zhromažďujú údaje o správaní a prevádzke ich fyzických náprotivkov. Takéto digitálne dvojčatá pomáhajú pri implementácii a testovaní nových modelov produktov, ako sú napr elektrické a hybridné vozidlá.

Maloobchod

V maloobchode zohrávajú digitálne dvojčatá zásadnú úlohu pri zvyšovaní spokojnosti zákazníkov vytváraním virtuálnych dvojičiek pre zákazníkov. Tieto digitálne dvojčatá pomáhajú zákazníkom vytvárať na mieru šité zážitky. Môžu ďalej pomôcť s lepším plánovaním v obchode.

Letectvo a obrana

Digitálne dvojčatá sa používajú v leteckom a obrannom priemysle na zvýšenie výkonu a vylepšenie návrhov produktov. Národný úrad pre letectvo a vesmír (NASA) používa digitálne dvojčatá na údržbu, prevádzku a opravu leteckých systémov umiestnených vo vesmíre. Americká armáda používa digitálne dvojčatá na potvrdenie neporušenosti polovodičov a čipov použitých v jeho strelive.

Zdravotná starostlivosť

Lekári môžu bezpečne vykonávať lekárske zákroky v simulovanom prostredí pomocou digitálnych dvojčiat orgánu alebo pacienta. Zdravotnícki pracovníci môžu tiež použiť digitálne dvojčatá na uskutočnenie virtuálnych klinických testov pred zavedením nových vakcín alebo liekov.

Digitálne dvojčatá môžu byť ďalej silným nástrojom prediktívnej medicíny. To môže pomôcť posúdiť riziko pacienta na základe údajov o pacientoch s podobnými profilmi.

Digitálne dvojčatá budúcnosti

Digitálne dvojčatá už pomáhajú organizáciám dosiahnuť väčšie výšky. Pomáhajú poskytovať riešenia na mieru, ktoré vyhovujú meniacim sa preferenciám moderných zákazníkov. Aj keď poskytujú digitálne dvojčatá množstvo výhod, je možné ich ešte vylepšiť.

Napríklad schopnosti digitálneho dvojčaťa možno vylepšiť použitím kognitívnych výpočtov. To môže zlepšiť testovanie digitálneho dvojčaťa a určiť tak testy produktu, ktoré by sa mali spúšťať častejšie. Pri vylepšovaní budúcnosti digitálnych dvojčiat budú hrať zásadnú úlohu aj technológie ako Natural Language Processing (NLP), akustická analýza a strojové učenie.

Prepojenie digitálneho a fyzického sveta s digitálnymi dvojčatami

Digitálne dvojčatá vykazujú významnú transformáciu v rôznych priemyselných odvetviach. Keď ich implementujete na testovanie produktu alebo procesu, môžu vám ušetriť čas i peniaze.

Digitálne dvojčatá budú aj naďalej poskytovať poznatky, ktoré môžu organizáciám pomôcť odhaliť ich skryté hodnoty. V budúcnosti sa viac spoločností dozvie o možnostiach digitálneho dvojčaťa a bude ich chcieť nasadiť, aby získali konkurenčnú výhodu.

Ako zmení štvrtá priemyselná revolúcia váš svet?

Priemysel 4.0 sa rozbieha. Čo to znamená pre vašu prácu?

Prečítajte si Ďalej

O autorovi