Digitaalsed kaksikud: mis see on ja kuidas see töötab

Digitaalne kaksik on füüsilise objekti virtuaalne mudel, mida kasutatakse sageli füüsilise objekti simuleerimiseks, testimiseks ja jälgimiseks.

Nende abil on lihtsam visualiseerida keerukaid projekte, nagu suured masinad, reaktiivmootorid, nutikad linnad ja kommunaalrajatised.

Digikaksikud võivad eksisteerida ka olematute objektide jaoks – sellisel juhul kasutatakse neid sellise objekti planeerimisel ja arendamisel.

See ajaveeb kirjeldab üksikasjalikult kõike, mida peate teadma digitaalsete kaksikute kohta, ja näete, kas see võib teie järgmisele projektile kasu tuua.

Digitaalsete kaksikute omadused

Digitaalsed kaksiktehnoloogiad eristuvad teistest tehnoloogiatest ainulaadsete omadustega, mille hulka kuuluvad:

• Modulaarsus: Digitaalsed kaksiktehnoloogiad kasutavad mitme komponendiga ühe masina ehitamiseks sageli modulaarset disaini. See lähenemisviis võimaldab hõlpsalt tuvastada konkreetseid komponente, mida saab soovitud tulemuste saavutamiseks mõnel viisil vahetada, täiustada või kohandada.
• Side: Digitaalsed kaksikud sõltuvad palju ka ühenduvusest ja see saavutatakse tavaliselt asjade Interneti kaudu ühendatud andurite abil. See ühenduvus võimaldab digitaalsete ja füüsiliste kaksikute vahelist suhtlust mõlemal viisil.
• Nutikas ja ümberprogrammeeritav: Digitaalsed kaksiksüsteemid on selles mõttes nutikad, et saate teha muudatusi erinevates parameetrites. Näiteks asjade Interneti-anduritelt pärinev teave võib panna digitaalse kaksiku kohandama mõningaid parameetreid ja saata need uued sätted füüsilisele kaksikule, et end kohandada.
• Homogeniseerimine: Homogeniseerimine viitab kõigi füüsilise masina andmete ja sisendite sujuvamaks muutmisele lihtsas digitaalses vormingus, mis muudab nende jagamise teiste kasutajate, süsteemide või meeskonnaliikmetega hõlpsaks.
• Digitaalsete jälgede tegemine: Digitaalsed kaksikud jätavad ka jälgi, mis hõlbustavad masina oleku tagasikerimist, näiteks tõrkeeelsesse aega. Seega on probleeme lihtne diagnoosida.

Kuidas digitaalsed kaksikud töötavad

Digitaalsete kaksikute funktsionaalsuse protsess on suhteliselt lihtne. Siin on põhiline 3-etapiline protsess.

1. Füüsiline kaksik

Esiteks on füüsiline objekt või masin, mis võib olla V8 sisepõlemismootorist turboventilaatoriga reaktiivmootorini, tehase konveieriliin või kogu tarneahel. Füüsiline kaksik on varustatud anduritega, mis koguvad ja edastavad sellelt virtuaalsele kaksikule igasuguseid andmeid. Need andmed võivad hõlmata temperatuuri, pöördeid minutis, rõhku, mürataset, vibratsiooni jne.

2. Digitaalne kaksik

Arvutimaailmas luuakse virtuaalseks simulatsiooniks vastav füüsilise kaksiku virtuaalmudel. See virtuaalmudel võib olla nii lihtne või keeruline, kui vaja. See võib kasutada lihtsaid graafilisi esitusi või kasutada keerukamat graafikat füüsiliste või tehniliste põhimõtetega, mis muudavad selle oma füüsilist kaksikut autentsemalt jäljendavad. 

3. Andmeühendus

Süsteem saab täielikuks alles siis, kui andurite reaalajas andmed suunatakse digitaalsesse kaksikusse, et luua reaalajas tagasisideahel, kus füüsiline kaksik mõjutab oma digitaalset vastet ja digitaalne kaksik omakorda saab jälgida ka füüsilist jõudlust, käivitada simulatsioone, teha muudatusi füüsilises kaksikus või kasutada personali tööks koolitamiseks.

Digitaalsete kaksikute eelised

Digitaalsetel kaksikutel on palju eeliseid ja siin on mõned:

• Ennustav hooldus: Seadmete ja nende jõudluse pideva jälgimise abil võimaldavad digitaalsed kaksikud ettenägelikku hooldust ning aitavad vältida kulukaid seadmete rikkeid ja planeerimata seisakuid.
• Parem töötõhusus: Andes teadmisi protsesside optimeerimiseks ja ressursside optimaalseks jaotamiseks reaalajas andmete põhjal, võivad digitaalsed kaksikud tuua kaasa ka märkimisväärse tootlikkuse kasvu.
• Täiustatud ohutus ja riskijuhtimine: Ohtlikke stsenaariume saab simuleerida digitaalse kaksikuga, et tuvastada võimalikud ohud ja astuda õigeid samme.
• Innovatsioon ja tootearendus: Digitaalsed kaksikud võivad aidata kaasa innovatsioonile, pakkudes virtuaalset keskkonda ideede testimiseks ja viimistlemiseks enne füüsilisele tootmisele pühendumist. See võib kiirendada innovatsiooni ja tootearendusprotsessi, aidates tooteid kiiremini turule tuua.
• Täiustatud otsuste tegemine: Digitaalsed kaksikud annavad reaalajas andmepõhise ülevaate füüsiliste süsteemide olekust ja toimivusest. See teave võib anda otsustajatele võimaluse teha teadlikke valikuid, optimeerida oma süsteemi protsesse ja reageerida ettenägematutele asjaoludele hõlpsamini.
• Kulude kokkuhoid: Digitaalsed kaksikud võivad aidata organisatsioonis kulusid kokku hoida tänu prognoositava hoolduse, protsesside optimeerimise ja parema üldise ressursside haldamise.

Digitaalsete kaksikute tüübid

Digitaalseid kaksikuid on erinevat tüüpi, olenevalt nende rakendusest või ulatusest. Siin on peamised:

• Komponentkaksikud: Seda nimetatakse ka osade kaksikuks, see on digitaalne kaksik, mis vastab süsteemi väikseimale elemendile. Näiteks üks kolb 6-silindrilisest mootorist. Komponentkaksikud saavad jälgida teatud parameetreid, nagu vibratsioon ja temperatuur.
• Tootekaksikud: toote- või varakaksik ühendab selle keerukama mudeli saavutamiseks tavaliselt mitu komponendikaksikut. Tootekaksikud esindavad tavaliselt füüsilisi tooteid, nagu mootor, ventilaator jne.
• Protsessi kaksikud: kasutatakse süsteemi toimingute või töövoogude modelleerimiseks ja simuleerimiseks. Protsessi kaksikuid saab rakendada tööstuslike protsesside, nagu tootmine ja tarneahela juhtimine, optimeerimiseks või jälgimiseks.
• Süsteemi kaksikud: Kombineerib mitu protsessi või tootekaksikut, et luua keerukas süsteem, mida kasutatakse erinevate virtuaalsete mudelite koostoime analüüsimiseks või simuleerimiseks ühe üksusena.

Rakendused erinevates tööstusharudes

Ettevõtted rakendavad digitaalseid kaksiktehnoloogiaid erinevates tööstusharudes üle maailma. Siin on mõned neist peamistest rakendustest:

• tootmine: Digitaalsed kaksikud aitavad optimeerida tootmisprotsessi tehastes ja seeläbi minimeerida seisakuid, jälgida seadmete tervist ja tõsta ettevõtte üldist tegevuse efektiivsust.
• Lennundus: Lennukitootjad kasutavad õhusõiduki komponentide projekteerimiseks ja testimiseks digitaalseid kaksikuid. Teised kasutavad seda reaalajas jälgimiseks, nagu seda teeb Rolls-Royce oma mootoritega.
• Targad linnad: Nutikad linnad rakendavad digitaalseid kaksikuid liikluse optimeerimisel, energiaseirel, juhtimisel ja erinevate teadlike otsuste tegemisel, millest saavad kasu linnaelanikud.
• Energia ja kommunaalkulud: Digitaalne kaksiktehnoloogia aitab hallata taastuvenergiat, elektrivõrke ja mis tahes keerulist energiasüsteemide kombinatsiooni. Need võivad aidata ressursside jaotamise optimeerimisel, energiavajaduse prognoosimisel ja nii edasi.
• Ehitus: Digitaalsed kaksikud võimaldavad arhitektidel ja inseneridel visualiseerida ja simuleerida erinevaid võimalusi, enne kui need maad murravad. Lisaks saavad nad hoonet ka pärast ehitamist jälgida.
• Tarneahela juhtimine: Keerulised tarneahelad võivad kasutada digitaalset kaksiktehnoloogiat, et jälgida kaupu ja materjale reaalajas, optimeerida transpordimarsruute, tuvastada võimalikke viivitusi ja parandada tarneahela üldist tõhusust.
• Tootearendus: Digitaalseid kaksikuid saab kasutada uute toodete virtuaalseks testimiseks ja viimistlemiseks enne nende turule toomist, vähendades nii arenduskulusid.

Näide Rakendused

Siin on mõned meeldejäävad näited erinevatest viisidest, kuidas ettevõtted kasutavad digitaalset kaksiktehnoloogiat.

• GE tuuleturbiinid: GE kasutab jõudluse jälgimiseks ja ennustavaks hoolduseks tuuleturbiinide digitaalseid kaksikuid.
• SpaceX: Dragoni kapsli digitaalne kaksik võimaldab operaatoritel jälgida ja reguleerida trajektoore, koormusi ja tõukesüsteeme ohutuse ja töökindluse tagamiseks.
• Singapuri tark linn: Singapur arendab kogu linna digitaalset kaksikut, mis hõlmab hooneid, infrastruktuuri ja transpordivõrke, et jälgida reaalajas energiatarbimist, õhukvaliteeti ja liiklust.
• Schneideri elektrivõrgud: Schneider Electric kasutab energiavoo optimeerimiseks, võimalike katkestuste prognoosimiseks ja võrgu vastupidavuse tagamiseks elektrivõrkude digitaalseid kaksikuid.
• AB InBev: Maailma suurim õlletehas kasutab oma tarneahelate ja tootmisliinide haldamiseks digitaalse kaksikute tehnoloogiat.
• Rolls-Royce: Rolls-Royce'i ettevõte kasutab oma lennukimootorite digitaalseid kaksikuid mootori reaalajas jälgimiseks, optimeerimiseks ja kütusesäästlikkuseks.
• Unilever: See tootmishiiglane kasutab oma tehastes protsesside optimeerimiseks ja ressursside maksimeerimiseks digitaalset kaksiktehnoloogiat.
• Bostoni konsultatsioonigrupp: Boston Consulting Group (BCG) kasutab äriprotsesside digitaalseid kaksikuid, et tuvastada ja lahendada ebaefektiivsusi, ennustada protsessi kitsaskohti ja optimeerida ressursside jaotamist oma klientide ettevõtetes.

Digitaalsed kaksiktehnoloogiad

Digitaalsed kaksiktehnoloogiad ei arene vaakumis. Need on tingitud koostoimest mitme muu tehnoloogiaga, sealhulgas järgmistega:

• AI ja ML: Tehisintellekt (AI) ja masinõpe (ML) on arvutiteaduse valdkonnad, mis võimaldavad inseneridel hõlpsasti võtta digitaalsetest kaksiksüsteemidest andureid ja andmesisendeid ning muuta need praktilisteks teadmisteks või muudeks väärtuslikeks ärirakendusteks.
• IoT: Asjade Internet (IoT) on kasvav võrk omavahel ühendatud seadmetest, mis suudavad omavahel ja teiste andmetöötlusplatvormidega suhelda. IoT rakendused ja uuendused on endiselt tõusuteel.
• Laiendatud reaalsus: Laiendatud reaalsus on katustermin, mis viitab virtuaalreaalsusele, liitreaalsusele ja segareaalsuse rakendustele.
• Pilv ja serv: pilvplatvormid muudavad andmete homogeniseerimise lihtsamaks servaarvutus süsteemid aitavad ettevõtetel optimeerida oma infrastruktuuri ja andmetöötluse võimalusi.
• Simulaatorid: 3D-modelleerimissüsteemidest füüsikamootorite, visualiseerimistööriistade ja muude platvormideni, mis võimaldavad luua ja visualiseerida digitaalseid kaksikuid.
• plokk Chain: rakenduvad mõned digitaalsed kaksikrakendused, näiteks tarneahela lahendused Blockchaini tehnoloogiad täpseks ja usaldusväärseks andmehalduseks.

Vahendid

• Wikipedia artikkel digitaalsete kaksikute kohta: https://en.wikipedia.org/wiki/Digital_twin
• IBM digitaalsete kaksikute kohta: https://developer.ibm.com/articles/what-are-digital-twins/
• Microsofti Azure Digital Twinsi teenus: https://azure.microsoft.com/en-us/products/digital-twins
• Digitaalne kaksikkonsortsium: https://www.digitaltwinconsortium.org/
• Digitaalne Twin Hub: https://digitaltwinhub.co.uk/forums/
• Industrial IoT Insights Hub: https://plm.sw.siemens.com/en-US/insights-hub/

Järeldus

Olete näinud, kuidas digitaalsed kaksikud muudavad ja muudavad pöörde viisi, kuidas me füüsilist maailma tajume ja sellega suhtleme. Digitaalsed kaksikud pakuvad enneolematuid teadmisi, tõhusust ja uuendusi alates tootekujundusest kuni kogu linna ökosüsteemide orkestreerimiseni.

Digitaalsed kaksikud ühendavad ka füüsilise ja digitaalse valdkonna reaalajas andmeanalüütika ja ennustamisvõimalustega, mis annab tööstustele võimaluse protsesse hõlpsalt optimeerida ja otsuste tegemist tõhustada. See võib aidata teil ja teie ettevõttel avada uusi võimalusi.