مقدمه

دوقلوهای دیجیتال (Digital Twins) به عنوان یکی از فناوری‌های تحول‌آفرین در صنعت، حمل‌ونقل، انرژی، پزشکی و هوافضا شناخته می‌شوند. این مدل‌های مجازی، بازتابی دقیق از سیستم‌های فیزیکی هستند که با استفاده از داده‌های واقعی، امکان شبیه‌سازی، تحلیل و پیش‌بینی رفتار سیستم را فراهم می‌کنند. اما قلب تپنده این فناوری، داده‌های فیزیکی است.

داده‌های فیزیکی چیست و چرا اهمیت دارد؟

داده‌های فیزیکی شامل اندازه‌گیری‌های دقیق از پارامترهای محیطی و عملکردی یک سیستم واقعی هستند؛ مانند:

• دما، فشار، ارتعاش، نیرو، جریان، ولتاژ
• موقعیت، سرعت، شتاب، تغییر شکل
• شرایط محیطی مانند رطوبت، نور، صوت

این داده‌ها از طریق حسگرها و سیستم‌های جمع‌آوری داده (DAS) به‌دست می‌آیند و به مدل‌های دیجیتال منتقل می‌شوند تا رفتار واقعی سیستم در زمان واقعی بازسازی شود.

منبع تصویر

کاربردهای صنعتی دوقلوهای دیجیتال مبتنی بر داده‌های فیزیکی

هوافضا

در تست‌های پرواز، داده‌های لحظه‌ای از موتورها، بال‌ها و سازه‌ها جمع‌آوری شده و به دوقلو دیجیتال منتقل می‌شود تا عملکرد واقعی در شرایط مختلف بررسی شود.

خودروسازی

داده‌های فیزیکی از سیستم تعلیق، موتور، ترمز و بدنه خودرو در شرایط واقعی، به مهندسان کمک می‌کند تا طراحی را بهینه‌سازی کرده و ایمنی را افزایش دهند.

انرژی

در نیروگاه‌ها، توربین‌ها و پمپ‌ها، داده‌های فیزیکی برای پایش عملکرد، پیش‌بینی خرابی و بهینه‌سازی مصرف انرژی استفاده می‌شوند.

پزشکی

داده‌های فیزیولوژیکی از بیماران (مانند ضربان قلب، فشار خون، دمای بدن) در ساخت دوقلوهای دیجیتال برای درمان شخصی‌سازی‌شده و مانیتورینگ لحظه‌ای کاربرد دارند.

تولید صنعتی

در خطوط تولید، داده‌های فیزیکی از ماشین‌آلات برای پیش‌بینی خرابی، کاهش توقف تولید و بهبود نگهداری استفاده می‌شود.

منبع تصویر

مزایای استفاده از داده‌های فیزیکی در دوقلوهای دیجیتال

• افزایش دقت و واقع‌گرایی مدل‌ها
• امکان تصمیم‌گیری سریع و مبتنی بر داده
• کاهش هزینه‌های نگهداری و توقف تولید
• بهبود ایمنی و عملکرد سیستم‌ها
• تسهیل در توسعه محصولات جدید

چالش‌های جمع‌آوری و استفاده از داده‌های فیزیکی

با وجود مزایای فراوان، استفاده از داده‌های فیزیکی با چالش‌هایی نیز همراه است:

• نویز و خطا در داده‌ها
• محدودیت در نصب سنسورها در محیط‌های سخت
• حجم بالای داده‌ها و نیاز به پردازش سریع
• امنیت و حفظ حریم خصوصی داده‌ها
• نیاز به زیرساخت‌های ارتباطی پایدار برای انتقال داده‌ها در زمان واقعی

• به‌صورت خودکار رفتار سیستم را اصلاح کنند
• در شرایط بحرانی هشدارهای پیشگیرانه صادر کنند
• با سایر سیستم‌ها تعامل داشته باشند و تصمیم‌گیری جمعی انجام دهند

پرسش‌های متداول درباره داده‌های فیزیکی و دوقلوهای دیجیتال

آیا دوقلو دیجیتال بدون داده‌های فیزیکی قابل‌اعتماد است؟

خیر. بدون داده‌های واقعی، مدل دیجیتال صرفاً یک شبیه‌سازی نظری خواهد بود و نمی‌تواند رفتار واقعی سیستم را بازتاب دهد.

تفاوت داده‌های فیزیکی با داده‌های شبیه‌سازی‌شده چیست؟

داده‌های فیزیکی از سنسورها و تجهیزات واقعی به‌دست می‌آیند، در حالی که داده‌های شبیه‌سازی‌شده حاصل مدل‌سازی ریاضی یا فرضی هستند.

آیا داده‌های لحظه‌ای ضروری‌اند؟

در بسیاری از کاربردهای حساس مانند هوافضا، پزشکی و دفاعی، داده‌های لحظه‌ای برای تصمیم‌گیری سریع و دقیق حیاتی هستند.

چه چالش‌هایی در جمع‌آوری داده‌های فیزیکی وجود دارد؟

چالش‌هایی مانند نویز، محدودیت در محیط‌های سخت، حجم بالا، امنیت داده و نیاز به پردازش سریع از جمله موارد مهم هستند.

چگونه می‌توان داده‌های فیزیکی را به دوقلو دیجیتال منتقل کرد؟

از طریق سنسورها، سیستم‌های جمع‌آوری داده، شبکه‌های ارتباطی و پلتفرم‌های پردازش ابری یا لبه‌ای.

در ادامه بخوانید: دوقلوهای دیجیتال در دنیای واقعی