Digitální dvojčata: Co jsou zač a jak fungují?

Digitální dvojče je digitální verze procesu nebo fyzického objektu. Může to být digitální replika proudového motoru, automobilu, budovy nebo dokonce města. Digitální dvojčata replikují procesy za účelem sběru dat a předpovídají, jak budou fungovat skutečné systémy. Prostřednictvím digitálních dvojčat můžete plánovat a provádět komplexní sadu aktivit ve virtuálním světě, než je spustíte do reálného světa.

Pojďme se podívat na to, jak fungují digitální dvojčata.

Jak jsou digitální dvojčata navržena?

Digitální dvojče je navrženo shromažďováním dat a vytvářením výpočetních modelů pro jejich testování.

Sběr dat

K vytvoření virtuálního modelu vyžaduje digitální dvojče data o objektu nebo procesu. Tato data by mohla být o životním cyklu produktu. Data mohou zahrnovat specifikace designu, informace o produktu nebo výrobní procesy. Mohlo by to také souviset s informacemi, jako je zpětná vazba v reálném čase, historická analýza a záznamy o údržbě.

Modelování

Jakmile jsou data shromážděna, použijí se k vytvoření výpočetních analytických modelů. Tyto modely mohou předepisovat akce založené na technických simulacích a algoritmech umělé inteligence. Modely lze zobrazit pomocí 3D reprezentací a technik rozšířené reality (AR), které vám vizuálně ukáží všechna zjištění. To vše vám může pomoci lépe porozumět fyzickému objektu nebo procesu.

Jak fungují digitální dvojčata?

Digitální dvojče může být tak složité nebo jednoduché, jak potřebujete. Množství dat, která používáte, určuje, jak model představuje fyzickou verzi v reálném světě.

Existují tři různé typy digitálních dvojčat:

Digitální dvojitý prototyp (DTP)

DTP je digitální dvojče implementované před vytvořením fyzického produktu. Skládá se z návrhů, analýz a procesů potřebných k vytvoření fyzické verze produktu.

Digitální dvojče (DTI)

DTI je digitální dvojče určené pro produkt, který je již vyroben. Během celého svého životního cyklu zůstává spojen s fyzickým objektem, aby mohl provádět testy na různé případy použití.

Digital Twin Aggregate (DTA)

DTA je agregace mnoha DTI. Pomáhá shromažďovat informace, které pomáhají určit schopnosti fyzického produktu za různých podmínek.

Digitální dvojčata a IoT

Koncept digitálních dvojčat není nový, ale šíření internetu věcí (IoT) učinil jej populárnějším. IoT popisuje síť digitálních zařízení, která jsou připojena a vyměňují si data pomocí internetu.

S pokročilým možnosti analýzy dat, digitální dvojčata mohou optimalizovat nasazení IoT pro maximální efektivitu. Schopnost spravovat velká data a vznik rušivých technologií bude i nadále tlačit na přijetí digitálních dvojčat.

Proč jsou digitální dvojčata důležitá?

Podniky jsou pod rostoucím tlakem, aby překonaly výzvy v dnešních neustále se měnících tržních podmínkách. Zavedením digitálních dvojčat můžete získat cenné poznatky prozkoumáním vztahu mezi vzájemně propojenými datovými sadami fyzických a digitálních systémů.

Kromě toho vám digitální dvojčata mohou poskytnout několik výhod, například:

• Optimalizace výrobních procesů při současném snížení rizika nehod a neplánovaných prostojů.
• Zvyšování účinnosti za účelem snížení problémů s kvalitou produktu.
• Využití prediktivní údržby k udržení vybavení a zařízení.
• Testování a ověřování předpokladů.
• Vzdálené odstraňování problémů se zařízením.
• Zvyšování produktivity a vytváření efektivnějších dodavatelských řetězců.
• Školení zaměstnanců, jak zacházet s vybavením, které není fyzicky blízko.
• Zlepšení zákaznické zkušenosti a pomoc při získávání lepších informací o výkonu produktu.
• Eliminace potřeby více prototypů a zkrácení celkové doby vývoje.

Digitální aplikace Twin

Digitální dvojčata se používají v různých průmyslových odvětvích pro širokou škálu aplikací.

Konstrukce

Pomocí dat v reálném čase poskytují digitální dvojčata dynamické modely, které ukazují skutečné výkony inteligentních měst. To pomáhá zajistit účinnost zdrojů, úspory nákladů a efektivní způsob zavádění udržitelné postupy na stavbu.

Digitální dvojčata mohou dále nabízet řešení mnoha složitých výzev, kterým moderní města čelí. Například digitální dvojčata měst lze použít k simulaci plánování katastrof a reakce na mimořádné události během krizí.

Výrobní

Ve výrobě pomáhají digitální dvojčata zlepšit provoz a snížit náklady na údržbu. Výrobci začínají vytvořením virtuální reprezentace aktiva a poté získávají jeho data, aby určili jeho výkon. Díky tomu je výroba produktivnější a efektivnější.

Automobilový průmysl

Digitální dvojčata mohou vytvářet virtuální repliky automobilů, které pomáhají analyzovat a zlepšovat výkon vozidla. Tyto digitální reprezentace vozidel shromažďují údaje o chování a provozu jejich fyzických protějšků. Taková digitální dvojčata pomáhají při implementaci a testování nových modelů produktů, jako je elektrická a hybridní vozidla.

Maloobchodní

V maloobchodním sektoru hrají digitální dvojčata klíčovou roli při zvyšování spokojenosti zákazníků vytvářením virtuálních dvojčat pro zákazníky. Tato digitální dvojčata pomáhají vytvářet spotřebitelům prostředí na míru. Mohou dále pomoci s lepším plánováním v obchodě.

Letectví a obrana

Digitální dvojčata se používají v leteckém a obranném sektoru ke zvýšení výkonu a zdokonalení návrhů produktů. Národní úřad pro letectví a vesmír (NASA) používá digitální dvojčata udržovat, provozovat a opravovat systémy letadel umístěné ve vesmíru. Americká armáda používá digitální dvojčata k potvrzení integrity polovodičů a čipů použitých v jeho munici.

Zdravotní péče

Lékaři mohou bezpečně provádět lékařské procedury v simulovaném prostředí pomocí digitálních dvojčat orgánu nebo pacienta. Zdravotničtí pracovníci mohou také použít digitální dvojčata k provedení virtuálních klinických zkoušek před zavedením nových vakcín nebo léků.

Digitální dvojčata mohou být dále mocným nástrojem prediktivní medicíny. To může pomoci posoudit riziko pacienta na základě údajů o pacientech s podobnými profily.

Digitální dvojčata budoucnosti

Digitální dvojčata již pomáhají organizacím dosáhnout vyšších výšek. Pomáhají poskytovat řešení na míru, která uspokojí měnící se preference moderních zákazníků. I když poskytují řadu výhod, digitální dvojčata lze dále vylepšovat.

Například schopnosti modelu digitálních dvojčat lze zlepšit pomocí kognitivních výpočtů. To může zlepšit testování digitálního dvojčete a určit testy produktu, které by se měly spouštět častěji. Při zlepšování budoucnosti digitálních dvojčat budou hrát zásadní roli také technologie jako zpracování přirozeného jazyka (NLP), akustická analýza a strojové učení.

Propojení digitálního a fyzického světa s digitálními dvojčaty

Digitální dvojčata vykazují významnou transformaci v různých průmyslových odvětvích. Když je implementujete za účelem testování produktu nebo procesu, ušetří vám čas i peníze.

Digitální dvojčata budou i nadále poskytovat poznatky, které mohou organizacím pomoci odhalit jejich skryté hodnoty. V budoucnu se více společností dozví o schopnostech digitálního dvojčete a bude je chtít nasadit, aby získaly konkurenční výhodu.

Jak změní čtvrtá průmyslová revoluce váš svět?

Průmysl 4.0 roste. Co to znamená pro vaši práci?

Přečtěte si další

O autorovi