دوقلوی دیجیتال نمایش دیجیتالی یک جسم فیزیکی، فرآیند یا سرویس است. یک همزاد دیجیتال میتواند یک کپی دیجیتالی از یک شیء در دنیای فیزیکی مانند موتور جت، نیروگاه‌های بادی، یا حتی موارد بزرگ‌تر مانند ساختمان‌ها یا حتی کل شهر باشد. همچنین از فناوری دوقلوهای دیجیتال می‌توان برای تکثیر فرآیندها به‌منظور جمع‌آوری داده‌ها برای پیش‌بینی عملکرد آنها استفاده کرد. در واقع یک همزاد دیجیتال، یک برنامه رایانه‌ای است که با استفاده از داده‌های دنیای واقعی، شبیه‌سازی‌هایی را ایجاد می‌کند که می‌توانند عملکرد یک محصول یا یک فرآیند را پیش‌بینی کنند. این برنامه‌ها می‌توانند با کمک اینترنت اشیا (صنعت 4.0)، هوش مصنوعی و تجزیه و تحلیل نرم افزار‌ها، میزان خروجی را افزایش دهند. با پیشرفت یادگیری ماشین و عواملی همچون داده‌های بزرگ، این مدل‌ها و الگوهای مجازی به یک اصل مهم در مهندسی مدرن برای ایجاد نوآوری و بهبود عملکردها تبدیل شده‌اند.
برای ایجاد یک دوقلوی دیجیتال، متخصصان ریاضی کاربردی یا علوم داده در مورد فیزیک و داده‌های عملیاتی یک شیء فیزیکی یا یک سیستم، شروع به تحقیق می‌کنند تا بتوانند یک مدل ریاضی از آن را شبیه‌سازی کنند. توسعه دهندگان دوقلوهای دیجیتال باید اطمینان حاصل کنند که مدل رایانه‌ای مجازی میتواند از حسگرهایی که داده‌های نسخه دنیای واقعی را جمع‌آوری می‌کنند، بازخورد دریافت کند. در نتیجه، نسخه دیجیتال میتواند هر آنچه در نسخه اصلی وجود دارد را در آن لحظه، تقلید و شبیه‌سازی کند.
یک همزاد دیجیتال میتواند به همان اندازه که شما نیاز دارید پیچیده یا ساده طراحی شود و با مقادیر مختلف داده تعیین می‌کند که مدل دقیقاً چگونه نسخه فیزیکی دنیای واقعی را شبیه‌سازی می‌کند. از همزاد دیجیتال به همراه نمونه اولیه می‌توان برای ارائه بازخورد محصول در هنگام تولید استفاده کرد یا حتی نمونه اولیه میتواند به عنوان نمونه واقعی در کنار نسخه فیزیکی ارائه شود.
از آنجا که دوقلوی دیجیتال در طیف وسیعی از صنایع، از خودروسازی گرفته تا بهداشت و تولید برق، قابل استفاده است، برای حل بسیاری از چالش‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرد. می‌توان به چالش‌هایی همچون آزمایش خستگی و مقاومت در برابر خوردگی توربین‌های بادی دریایی و بهبود کارایی در اتومبیل‌های مسابقه‌ای اشاره کرد. از این فناوری در مدل‌سازی بیمارستان‌ها برای صرفه‌جویی در هزینه‌های نظارت بر بیمار، نگهداری پیشگیرانه، ارائه مراقبت‌های بهداشتی و پیدا کردن راه و روش‌های پیشرفت در این حوزه نیز استفاده می‌شود. یک همزاد دیجیتال به کاربران این امکان را می‌دهد تا راه‌حل‌های مربوط به توسعه چرخه عمر محصول، تولید و بهبود فرآیند تولید محصول و آزمایش نمونه اولیه را بررسی کنند. در چنین مواردی، یک همزاد دیجیتال عملاً میتواند مشکل را در نمونه، شناسایی و قبل از مرحله تولید، آن را رفع کند.
برای اولین بار در سال 1991، مفهوم دوقلوهای دیجیتال در کتاب دیوید گلرنتر با عنوان "Mirror Worlds" مطرح شد و مایكل گریوز اولین نفری بود که از موسسه فناوری فلوریدا قصد داشت این مفهوم را در تولیدات خود به كار گیرد. در سال 2002، گریوز به دانشگاه میشیگان منتقل شد و به‌طور رسمی در کنفرانس انجمن مهندسان تولید در تروی، مفهوم دوقلوی دیجیتال را معرفی و تشریح کرد؛ اما این ناسا بود که برای اولین بار مفهوم همزاد دیجیتال را پذیرفت و در سال 2010، جان ویکرز از ناسا از این ایده و فناوری برای ایجاد شبیه‌سازی دیجیتالی کپسول‌های فضایی استفاده کرد. زمانی که گارتنر این فناوری را به‌عنوان یکی از 10 روند برتر استراتژیک فناوری معرفی کرد، مفهوم همزاد دیجیتال در سال 2017 بسیار گسترش یافت. از آن زمان تا به امروز، این مفهوم در مجموعه‌ای از برنامه‌ها و فرآیندهای صنعتی در حال توسعه، مورد استفاده قرار گرفته است.
دوقلوی دیجیتال را می‌توان به سه نوع تقسیم کرد که زمان‌های مختلف استفاده از فرآیند را نشان می‌دهند:
هر زمان که محصول یا فرآیندی باید آزمایش شود، چه در مرحله طراحی، اجرا، نظارت و چه در مرحله بهبود محصول، از دوقلوهای دیجیتال می‌توان برای صرفه‌جویی در وقت و هزینه استفاده کرد.
مزایای استفاده از دوقلوی دیجیتال بسته به زمان و مکان استفاده از آن، متفاوت است. به‌عنوان مثال، استفاده از همزاد دیجیتال برای نظارت بر محصولات موجود مانند توربین بادی یا خط لوله انتقال نفت، میتواند هزینه‌های تعمیر و نگهداری را کاهش دهد. از دوقلوهای دیجیتال همچنین می‌توان برای نمونه‌سازی قبل از تولید، کاهش ایرادات محصول و کوتاه شدن زمان عرضه محصول به بازار استفاده کرد. از سایر موارد استفاده از همزاد دیجیتال می‌توان به بهبود فرآیند، چه نظارت بر سطح کارکنان در برابر خروجی و چه هم ترازی یک زنجیره تأمین با نیازهای تولید یا نگهداری اشاره کرد.
از مزایای مشترک این فناوری می‌توان به افزایش قابلیت اطمینان و در دسترس بودن از طریق نظارت و شبیه‌سازی برای بهبود عملکرد اشاره کرد. این فناوری همچنین میتواند خطر اتفاقات و خرابی‌های برنامه‌ریزی نشده را کاهش داده، با پیش‌بینی خرابی قبل از وقوع خرابی، هزینه‌های تعمیر و نگهداری را کاهش داده و با برنامه‌ریزی نگهداری، تعمیر و سفارش قطعات جایگزین، از تأثیر منفی بر اهداف تولید جلوگیری کند. همزاد دیجیتال همچنین میتواند با تجزیه و تحلیل مدل‌های سفارشی سازی، پیشرفت مستمر داشته باشد و از طریق آزمایش عملکرد در زمان واقعی، کیفیت محصول را تضمین کند.
با تمام ویژگی‌های منحصر به فرد این فناوری، استفاده از همزاد دیجیتال در تمام زمینه‌ها مناسب و کاربردی نیست و میتواند پیچیدگی‌ها را افزایش دهد. برخی از مشکلات کسب و کار به سادگی و بدون استفاده از همزاد دیجیتال، بدون سرمایه‌گذاری و صرف زمان و هزینه بسیار، قابل حل هستند.
دوقلوهای دیجیتال در طیف گسترده‌ای از صنایع و با کاربردها و اهداف مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند. برخی از نمونه‌های قابل توجه عبارت اند از:
دوقلوهای دیجیتال می‌توانند زمان تولید را کاهش داده و تولید را کارآمدتر و ساده‌تر کنند.
یک نمونه استفاده از دوقلوهای دیجیتال، در صنعت خودرو است که با جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل داده‌های عملیاتی، یک وسیله نقلیه به‌منظور ارزیابی وضعیت آن در نسخه واقعی و اطلاع از پیشرفت‌های محصول، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
خارج از تولید و صنعت، از دوقلوی دیجیتال در بخش خرده‌فروشی برای مدل‌سازی و افزایش تجربه مشتری چه در سطح یک مرکز خرید و چه در سطح فروشگاه‌های خاص استفاده می‌شود.
بخش پزشکی از همزاد دیجیتال در زمینه‌هایی مانند اهدای عضو، آموزش جراحی و روش‌های خطرساز، بهره‌مند شده است. این فناوری افرادی که در بیمارستان‌ها هستند، اماکنی که ممکن است عفونت وجود داشته باشد و کسانی که ممکن است از طریق تماس با عفونت در معرض خطر باشند را مدل‌سازی و مشخص می‌کند.
تغییرات آب و هوایی جهانی در سال‌های اخیر در سراسر جهان تأثیرات مخرب بسیاری را بر جای گذاشته است. همزاد دیجیتال میتواند با ایجاد آگاهی از زیرساختهای هوشمند، برنامه‌های واکنش اضطراری و نظارت بر تغییرات آب و هوا، با این تغییرات و اثرات مخرب آن مقابله کند.
همچنین می‌توان از دوقلوهای دیجیتال برای کمک به پایداری بیشتر اقتصادی، زیست محیطی و اجتماعی شهرها استفاده کرد. مدل‌های مجازی می‌توانند تصمیمات برنامه‌ریزی شده را هدایت کنند و راه‌حل‌هایی برای بسیاری از چالش‌های پیچیده شهرهای مدرن ارائه دهند. به‌عنوان مثال، با پاسخ‌های به‌موقع به مشکلات می‌توان جلوی برخی از اتفاقات را گرفت. با استفاده از دوقلوهای دیجیتال می‌توان از ظرفیت بیمارستان‌ها آگاه شد تا در برابر بحران‌ها، واکنش‌ها هدفمند باشند.
فناوری دوقلوی دیجیتال به بسیاری از مشاغل و کسب و کارها کمک کرده است تا در زمان و هزینه، صرفه‌جویی کنند و عملکرد و بهره‌وری خود را بهبود ببخشند. همچنین با استفاده از این فناوری، تجهیزات در شرایط بهتر و مطلوب‌تری نگهداری می‌‌شوند و هزینه تعمیر آنها کاهش پیدا می‌کند. می‌توان گفت این فناوری توانسته است روش‌های سنتی را پشت سر گذاشته و در مراحل طراحی، ساخت و برنامه‌ریزی، تغییرات محسوسی را ایجاد کرده است. کسب و کارهایی که محصولات پیچیده تولید می‌کنند، استفاده از این فناوری در ساخت و تولید محصولات، کمک زیادی به آنها می‌کند و بهره‌وری آنها را بسیار بالا می‌برد.
کاربرد انواع دوقلوی دیجیتال:
DTP؛ قبل از تولید یک محصول فیزیکی
DTI؛ بعد از تولید محصول به منظور اجرای آزمایش
DTA؛ جمع‌اوری اطلاعات DTI برای تعیین قابلیت‌های یک محصول و آزمایش پارامترهای عملیاتی
منبع: twi-global
