همزاد دیجیتال
همزاد دیجیتال (Digital Twin) یک نسخه مجازی از یک شیء فیزیکی، فرآیند یا سیستم است که به‌صورت زنده از داده‌های واقعی تغذیه می‌شود. این فناوری یکی از جنبه‌های مدیریت تولید هوشمند و مدیریت تولید مبتنی بر هوش مصنوعی است.
همزادهای دیجیتال در کتاب دنیای آینه‌ای دیوید گلرنتر در سال ۱۹۹۱ پیش‌بینی شد. مفهوم و مدل همزاد دیجیتال اولین بار در سال ۲۰۰۲ توسط مایکل گریوز در کنفرانسی در انجمن مهندسین تولید در تروی، میشیگان معرفی گردید. گریوز همزاد دیجیتال را به عنوان مدل مفهومی زیربنایی مدیریت چرخه عمر محصول پیشنهاد کرد. با تحول دیجیتال این مفهوم نیز بازنمایی شد و بیشتر مورد اقبال قرار گرفت.
فناوری دوقلوهای دیجیتالی امکان تحلیل، شبیه‌سازی و بهینه‌سازی را قبل از اعمال تغییرات در دنیای واقعی فراهم می‌کند. با رشد مدیریت تولید و عملیات و پیدایش کارخانه هوشمند تحولات در این زمینه سازمانی شتاب بیشتری پیدا کرده‌است. به‌نظر می‌رسد فناوری دوقلوهای دیجیتال با کاربردهای گوناگونی که دارد به یکی دیگر از کانون‌های علمی و عملی در دنیای صنعت تبدیل شود. نظر به اهمیت موضوع در این نوشتار همزاد دیجیتال مفهوم‌سازی و تعریف خواهد شد.
تعریف همزاد دیجیتال
همزاد دیجیتال نمایش دیجیتالی یک محصول، سیستم یا فرایند فیزیکی در دنیای واقعی مورد نظر یا واقعی است (یک همزاد فیزیکی) که به عنوان همتای دیجیتال غیرقابل تشخیص آن برای اهداف عملی، مانند شبیه‌سازی، ادغام، آزمایش، نظارت و نگهداری عمل می‌کند.
فناوری‌های کلیدی در دوقلوهای دیجیتال عبارتند از:
- اینترنت اشیا (IoT): برای گردآوری داده‌های واقعی از تجهیزات و فرآیندها
- هوش مصنوعی و یادگیری ماشین: برای تحلیل داده‌ها و پیش‌بینی رفتارهای آینده
- واقعیت افزوده (AR) و واقعیت مجازی (VR) – برای تجسم بهتر مدل‌های دیجیتالی
- رایانش ابری و پردازش لبه (Edge Computing) – برای پردازش سریع داده‌های جمع‌آوری شده.
همزاد دیجیتال از زمان معرفی اولیه خود به عنوان مقدمه اساسی برای مدیریت چرخه عمر محصول در نظر گرفته شده‌است. این فناوری در کل چرخه حیات (ایجاد، ساخت، بهره‌برداری/پشتیبانی و دفع) موجودیت فیزیکی که آن را نمایندگی می‌کند وجود دارد. از آنجایی که اطلاعات ریزدانه هستند، نمایش همزاد دیجیتالی توسط موارد استفاده مبتنی بر ارزش که برای پیاده‌سازی ایجاد می‌شود، تعیین می‌شود.
کاربردهای دوقلوهای دیجیتال در مدیریت تولید
۱. بهینه‌سازی عملکرد ماشین‌آلات و تجهیزات
دوقلوهای دیجیتال می‌توانند رفتار تجهیزات را در شرایط مختلف پیش‌بینی کنند.
این فناوری به کارخانه‌ها کمک می‌کند تا قبل از وقوع خرابی، تعمیرات لازم را انجام دهند (نگهداری پیش‌بینی‌کننده).
۲. شبیه‌سازی فرآیندهای تولید
قبل از تغییر یک فرآیند، می‌توان آن را در محیط دیجیتال شبیه‌سازی کرد تا ریسک‌ها کاهش یابد.
کارخانه‌ها می‌توانند بهترین تنظیمات تولید را پیدا کنند و راندمان را افزایش دهند.
۳. کاهش هزینه‌ها و ضایعات
با شبیه‌سازی فرآیندها، میزان مواد اولیه موردنیاز و تولید ضایعات قابل پیش‌بینی می‌شود.
این کار منجر به کاهش هزینه‌ها و افزایش بهره‌وری خواهد شد.
۴. افزایش کیفیت محصولات
با استفاده از بینایی ماشین و یادگیری ماشین، دوقلوهای دیجیتال می‌توانند عیوب احتمالی را پیش‌بینی کرده و اصلاحات لازم را پیشنهاد دهند.
۵. بهینه‌سازی زنجیره تأمین
دوقلوهای دیجیتال می‌توانند تأخیرات احتمالی در تأمین مواد اولیه را شناسایی و راه‌حل‌های جایگزین پیشنهاد دهند.
این فناوری به مدیریت بهینه موجودی و کاهش ریسک‌های تأمین کمک می‌کند.
نمونه‌های واقعی استفاده از همزاد دیجیتال
برخی نمونه‌های واقعی استفاده از دوقلوهای دیجیتالی عبارتند از:
جنرال الکتریک (GE): از دوقلوهای دیجیتال برای پایش عملکرد توربین‌های گازی و بادی استفاده می‌کند تا نگهداری آن‌ها را بهینه کند.
زیمنس (Siemens): در کارخانه‌های هوشمند خود از Digital Twin برای مدیریت تولید و بهینه‌سازی فرآیندها بهره می‌برد.
کارخانه BMW: قبل از تولید مدل‌های جدید خودرو، از دوقلوهای دیجیتال برای شبیه‌سازی عملکرد و ارزیابی طراحی‌ها استفاده می‌کند.
ناسا (NASA): از Digital Twin برای تحلیل عملکرد فضاپیماها و پیش‌بینی مشکلات فنی بهره می‌برد.
همزاد دیجیتال اغلب پیش از وجود یک موجود فیزیکی وجود دارد. استفاده از یک همزاد دیجیتال در مرحله ایجاد اجازه می‌دهد تا کل چرخه زندگی موجودیت مورد نظر مدل‌سازی و شبیه‌سازی شود. یک همزاد دیجیتالی از یک ماهیت موجود، ممکن است به‌صورت بی‌درنگ استفاده شود و به‌طور منظم با سیستم فیزیکی مربوط هماهنگ شود.
سخن پایانی
دوقلوهای دیجیتالی یک تحول اساسی در مدیریت تولید ایجاد کرده‌اند. این فناوری کارخانه‌های هوشمند، کاهش هزینه‌ها، بهینه‌سازی فرآیندها و افزایش کیفیت را ممکن می‌سازد. اگر در یک صنعت تولیدی فعالیت دارید، سرمایه‌گذاری در همزاد دیجیتال می‌تواند یک مزیت رقابتی بزرگ ایجاد کند.
آینده دوقلوهای دیجیتال در صنعت شامل ادغام با متاورس صنعتی، بهینه‌سازی مصرف انرژی و اتومبیل‌های خودران پیش‌بینی می‌شود. کارخانه‌های دیجیتال در متاورس امکان کنترل از راه دور را فراهم می‌کنند. صنایع می‌توانند با دوقلوهای دیجیتالی میزان مصرف انرژی را کاهش دهند. خودروسازان از دوقلوهای دیجیتال برای آزمایش و بهینه‌سازی خودروهای هوشمند استفاده خواهند کرد.
منبع: دوک‌صدرا، فاطمه. مفاهیم نوین مدیریتی. تهران: پارس‌مدیر.
