تحظى تقنية التوأم الرقمي بأهميّةٍ كبيرة واهتمامٍ واسع في منظور تطبيقات إنترنت الأشياء والرقمنة المتكاملة لمختلف مجالات الحياة، لا سيما على صعيد الأنشطة التجارية والصناعية. حيث كان ظهور Digital Twin نتيجةً هامة؛ أفضت بها الثورة التكنولوجية المتسارعة ووضعتها بين أيدي العلماء ومطوري البرامج والتطبيقات التقنية الذين ساهموا بدورهم في تطويع فوائد تقنية التوأم الرقمي لاستخداماتٍ فريدة؛ ساهمت في فك شفرات الأشياء المعقدة. كما دعمت العوالم القائمة على الذكاء الاصطناعي، وتقديم البيانات، وتكنولوجيا المعلومات. وذلك بهدف تحقيق إنتاجية عالية واستجابة رقمية سريعة. وهذا ما دفعنا للبحث أكثر والتعرف على استخدامات تقنية التوأم الرقمية وفوائدها وآلية عملها، لنقدمها لكم بتفصيلٍ أكثر من خلال ثنايا هذا المقال عبر موقع ويكي العرب.
مفهوم تقنية التوأم الرقمي
تقنية التوأم الرقمي هي إحداث نسخة رقمية لكائنٍ حي مادي أو آلي مباشرة ومطابقة للأصل، أي بمعنى آخر يمكن اعتباره أحد برامج الحاسوب الذي يعتمد على البيانات الحقيقية للمادة في سبيل خلق محاكاة مماثلة؛ تتنبأ في آلية عمل المنتج أو العنصر. كما يمكن للتوائم الرقمية الاندماج مع تكنولوجيا إنترنت الأشياء وبرامج الذكاء الاصطناعي. كذلك البرامج التحليلية لتحسين النتائج الرقمية.
وللعلم، أصبح التركيز اليوم على هذه التقنية أكثر من أي وقتٍ مضى، فهي تشكل عنصرًا أساسيًّا وعاملًا مهمًا في هندسة البيانات الحديثة ومجالات التكنولوجيا الاستراتيجية القائمة على التحليل، والمراقبة، وعمليات الاختبار والتنبؤ المستمرة. بما في ذلك متابعة حركة المحركات الصناعية، وتوربينات الرياح، واكتشاف أي عطل أو مشكلة فيها ومراقبة دورة عملها بكل دقة.
نشأة التوائم الرقمية Digital Twin
ذكرت تقنية التوأم الرقمي في العام 1991 للمرة الأولى في كتاب David Gelernter. تحت عنوان Mirror Worlds ثم أدخل العالم مايكل جريفز من معهد فلوريدا التكنولوجي التقنية حيز التنفيذ الصناعي. وبعد ذلك انتقل مايكل إلى جامعة ميشيغان في العام 2002، ليقدم موضوع مداخلته حول مفهوم وفوائد واستخدامات التوائم الرقمية في مؤتمر جمعية مهندسي التصنيع في تروي، ميشيغان.
في المقابل، اعتُبرت وكالة ناسا من أوائل من تبنوا فكرة Digital Twin، لا سيما من خلال منح جون فيكرز الذي يعمل لدى الوكالة اسمه لفكرة التقنية في العام 2010. ومن ثم استخدمت التقنية لبناء محاكاة واستنساخ رقمي للكبسولات الفضائية وغيرها من الأشياء المادية المعدة للاختبار. هذا ولا يزال مفهوم التوائم الرقمية منتشرًا وبشكلٍ واسع ومتسارع منذ العام 2017 وحتى اليوم، كما ازدادت استخداماته وتشعبت في العديد من المجالات والتطبيقات الصناعية.
اقرأ أيضًا: كيف تؤثر القرصنة الإلكترونية على التداول عبر الانترنت
فوائد تقنية التوأم الرقمي
تتنوع فوائد تقنية التوأم الرقمي المتاحة لمستخدميها، لتشمل ما يلي:
- تحسين أداء آلات المعامل والمعدات الصناعية في المنشآت وورشات التصنيع، كذلك تطوير الحلول وطرق التعامل الصحيحة مع أي مشكلة تكنولوجية. الأمر الذي ينعكس إيجابًا على استمرارية العمل وزيادة الإنتاجية.
- طرح رؤى واقعية ورقمية شاملة ومتكاملة لمكان العمل، بما في ذلك المصانع أو المباني التجارية أو المنشآت متعددة الآلات. حيث تتنبأ وسائل الاستشعار الرقمية عن حالة كل عنصر موجود وإن كان لديه أي عقبة تعيق عمله؛ بغية حلها مباشرةً.
- المتابعة الدائمة والمراقبة عن بعد لمختلف المرافق من أهم فوائد تقنية التوأم الرقمي. حيث توفر هذه الميزة في عدد العمالة البشرية المخصصة لمراقبة الآلات الصناعية، خاصةً الآلات الخطرة منها.
- وضع تصورات رقمية، تتماشى مع الإسراع في عجلة الإنتاج والتنبؤ بها قبل وجودها، وهذا بدوره يساهم في رؤية حالة التفاعل مع المنتجات والمنشآت في حال نجاحها أو فشلها ووضع الخطط الإصلاحية لذلك قبل إنتاجها فعليًّا.
استخدامات تقنية التوأم الرقمي
تُستخدم تقنية التوائم الرقمي في العديد الصناعات التي تسعى لإيجاد نسخ رقمية افتراضية لهيكلها وأدواتها الواقعية، ومن أهمها ما يلي:
استخدام التوائم الرقمة في مجال الصناعة
استخدمت Digital Twin في مجالات التصنيع المتنوعة، وذلك في مختلف مراحلها بدءًا من التخطيط ووضع التصاميم حتى خطوات التنفيذ، حيث تضمن انسيابية في الأداء وزيادة في الإنتاج. كما تتيح النسخ الرقمي الأولية مراقبة فعالة لأداء المعدات والآليات لكل جزء صغير منها.
استخدام التوائم الرقمية في مجال صناعة السيارات
تشهد التوائم الرقمي إقبالًا ملحوظًا من قبل صناع المركبات للاستفادة منها في تجميع وتحليل بيانات السيارات وإنشاء نسخ افتراضية منها لمقارنتها بالمركبات الواقعية. وتقييم حالتها ومعرفة إن كانت بحاجة إلى أي تحسينات أو إضافات ضرورية، تخدم مواصفاتها الميكانيكية وأدائها الحركي المستقبلي.
استخدام التوائم الرقمية في مجال البيع بالتجزئة
تستخدم تقنية التوأم الرقمي في مجالات البيع بالتجزئة، من خلال تقديم نماذج رقمية للعملاء وتعزيز وجودها في العالم الواقعي والقياس عليها في عملية الإنتاج. بما في ذلك المتاجر التابعة للأفراد أو تجمعات الأسواق المركزية.
تقنية التوأم الرقمي في مجال الرعاية الصحية
استثمر القطاع الطبي والرعاية الصحية فوائد تقنية التوأم الرقمي بشكلٍ كبير من خلال المستشفيات والمختبرات والتبرع بالأعضاء البشرية، والتدريب على العمليات الجراحية. وفي سبيل ذلك تم نمذجة الأعضاء لتحاكي الواقع.
تقنية التوأم الرقمي في مجال الأبنية المعدة لتحمل الكوارث
ساهمت التوائم الرقمية في مجال إدارة الكوارث الطبيعية والتصدي لها وللتقلبات المناخية العالمية. وذلك من خلال إنشاء نسخ رقمية تعزز الواقع الافتراضي للبنية التحتية، كذلك إعداد خطط طوارئ لرصد تغيرات المناخ الدائمة.
استخدام تقنية التوأم الرقمي في مجال المدن الذكية
ساهمت التوائم الرقمي في دعم المدن اقتصاديًا وبيئيًّا واجتماعيًّا، وذلك من خلال النسخ الرقمي الافتراضية التي تحاكي الواقع. كما تخدم إعدادات المخططات، وتقدم الحلول المناسبة لأي مشكلة تواجه التصميم أو التنفيذ.
آلية عمل التوائم الرقمي
تعمل تقنية التوائم الرقمي وفقًا للآلية التالية:
- وجود مدخلات في المستشعرات، تتيح جمع البيانات من النظائر الواقعية. ومن ثم محاكاتها في اللحظة الفعلية المحددة.
- كما يمكن للتوأم الرقمي العمل بالاعتماد على نمذجة نسخته المادية، وهنا يمكنه انتقاد أداء المنتج واعتبار نفسه نسخة أولية قبل عملية التصنيع الواقعية الفيزيائية.
أهمية تقنية التوأم الرقمي Digital Twin
تتمثل أهمية تقنية التوأم الرقمي بالفوائد والاستخدامات الهامة التي تعتمدها العديد من المنشآت والشركات بهدف استنساخ منتجاتها وخدماتها رقميًا. والتحقق من جدواها المستقبلية مما يضمن اختبارها الصحيح وتسويقها المباشر. فضلًا عن ذلك، يتوضح دور التوائم الرقمية في مجالات البرامج وتحليل البيانات. لا سيما فيما يخص إنترنت الأشياء وتطبيقات الذكاء الاصطناعي.
اقرأ أيضًا: تأثير رهاب التكنولوجيا على المشاريع الإلكترونية
أنواع التوائم الرقمية
توجد عدّة أنواع متفرعة عن تقنية التوأم الرقمي ومختلفة في آلية تطبيقها، والتي تندرج ضمن التالي:
- التوائم الرقمية الأجزاء: هي أصغر عنصر عامل في نظام العمل، كما تشكل فيها التوائم المكونة حجر الأساس للتوائم الرقمية.
- التوائم الأصول: تنشأ هذه التوائم من دمج توأمين من توائم الأجزاء لتشكيل التوأم الرقمي الأصل.
- التوائم النظام: تتكون من تجميع توائم الأصول المتنوعة وإعادة تنسيقها لتشكل هيكل متكامل، يساهم في تحسين وتطوير الأداء.
- التوائم العمليات: يعتبر هذا النوع من التوائم الرقمية المثال المتكامل والشامل لآلية عمل كافة الأنظمة، وإنتاج نظام عمل متكامل يوضح آلية الاستنساخ الرقمي والنمذجة للمعدات والمنتجات والأدوات المختلفة.
وفي ختام مقالنا، كانت هذه أبرز الأفكار حول تقنية التوأم الرقمي فوائدها واستخدامها وأنواعها وآلية عملها. وذلك في سبيل الإضاءة على تقنية حديثة ومتطورة، تهم العديد من عشاق التكنولوجيا ومتتبعي تطورات الرقمنة واستخداماتها العملية، التي سيكون لها بالغ التأثير في المستقبل القريب.
