ما هي التوائم الرقمية؟

التوأم الرقمي هو تمثيل افتراضي دقيق لكيان أو نظام مادي. يقدم هذا المفهوم تصورات تعتمد على البيانات للأنظمة الفيزيائية، مستفيدًا من مستشعرات إنترنت الأشياء  والتحليلات. تتجاوز التوائم الرقمية نماذج التصميم بمساعدة الحاسوب الثابتة، لتوفر للمهندسين أدوات افتراضية لإدارة الأصول والموارد بفاعلية، وبالتالي تحسين الأداء العام. تقوم الشركات بإنشاء هذه التكنولوجيا عن طريق ربط أجهزة الاستشعار بمنتجاتها ومعداتها، مما يتيح لها تتبع الأنظمة ومحاكاة سلوكها.

إن التوائم الرقمية ليست مجرد مخططات أو رسوم بيانية، بل هي محاكاة في الوقت الفعلي تجمع بين ديناميكيات النظام وعناصر التحكم التنفيذية. تعمل هذه التوائم كعمليات محاكاة تفاعلية وأدوات إدارية، تشرف على المرافق والأنظمة والآلات، وتجمع البيانات لتعزيز الأداء وتحقيق الكفاءة القصوى.

أنواع التوائم الرقمية

التوائم الافتراضية

تُعد التوائم الافتراضية الشكل الأساسي للتوائم الرقمية، وتُستخدم لتمثيل هيكل أو أصل مادي. لإنشاء توأم افتراضي، يتطلب الأمر إضافة طبقة نمذجة إلى نموذج التصميم بمساعدة الحاسوب ، مع تحديد مناطق اهتمام معينة. تُستخدم المعلومات المجمعة من هذه المناطق المحددة بعد ذلك لتحسين التوأم الرقمي.

توائم العمليات

يتم بناء هذا النوع على أساس التوائم الافتراضية بهدف رقمنة العمليات بأكملها. تخضع جميع العمليات الهندسية تقريبًا، وأي عملية كيميائية مهما كان نطاقها، لعملية مسح رقمي باستخدام توائم العمليات قبل إتمامها. ونتيجة لذلك، يُعتبر هذا النوع هو الأكثر تقدمًا والأكثر استخدامًا بين أنواع التوائم الرقمية.

التوائم الهيكلية

تُعد التوائم الهيكلية تقنية حديثة، وهي نماذج مفصلة للغاية تعتمد على الفيزياء. توفر هذه التوائم نتائج وأداءً أفضل مقارنة بالتوائم الافتراضية وتوائم العمليات، مما يجعلها خيارًا متقدمًا لتحليل الأنظمة المعقدة بدقة أعلى.

ما هي فوائد التوائم الرقمية؟

تحسين التصميمات

تُسهم التوائم الرقمية بشكل فعال في تحسين التصميمات الهندسية. يمكن للمهندسين استكشاف العديد من الاحتمالات التصميمية بسرعة وبدون أي مخاطر، مما يتيح لهم اختيار الخيار الأمثل للمضي قدمًا في المشروع.

تعزيز الإنتاجية

يُمكن لمشغلي الأصول مراقبة أداء الأصول في الوقت الفعلي باستخدام التوأم الرقمي، مما يتيح لهم إجراء التعديلات اللازمة عند الحاجة. هذا التحسين المستمر يضمن سير العمليات بكفاءة أعلى.

إطالة عمر الأصول

تُسهم التوائم الرقمية في إطالة العمر الافتراضي للأصول المادية من خلال تحسين تصميمها وعمليات تشغيلها. باستخدام هذه التكنولوجيا، يمكن للمشغلين الحصول على فهم شامل لحالة أصولهم وتنفيذ استراتيجيات الصيانة التنبؤية، مما يطيل عمرها مع ضمان السلامة.

ما هي الصناعات التي تعتمد على التوائم الرقمية؟

تُطبق تقنية التوائم الرقمية عبر مجموعة واسعة من الصناعات، مُحدثةً تحولًا في كيفية تصميم الأنظمة وتشغيلها وصيانتها. إليك أبرز هذه الصناعات:

معدات توليد الطاقة

تستفيد أنواع مختلفة من المحركات، مثل محركات الطائرات النفاثة، ومحركات القاطرات، وتوربينات توليد الطاقة، بشكل كبير من التوائم الرقمية، خاصة فيما يتعلق بوضع جداول صيانة دقيقة للصيانة الدورية والوقائية.

الهندسة المعمارية ومكوناتها

يمكن للهياكل الفيزيائية الكبيرة، مثل المباني الشاهقة أو منصات الحفر البحرية، الاستفادة من التوائم الرقمية، لاسيما خلال مرحلة التصميم الأولية. بالإضافة إلى ذلك، فإن فهم أنظمة التشغيل داخل تلك الهياكل، مثل أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، يُعد مفيدًا أيضًا في تصميمها وتحسين أدائها.

عمليات التصنيع

نظرًا لأن هذه التكنولوجيا مصممة لتمثيل دورة حياة المنتج بأكملها، فليس من المستغرب أن تصبح منتشرة على نطاق واسع في جميع مراحل التصنيع، بدءًا من مرحلة التصميم الأولية وصولًا إلى المنتج النهائي وجميع المراحل الوسيطة بينهما.

خدمات الرعاية الصحية

تمامًا كما يمكن تحليل المنتجات باستخدام التوأم الرقمي، يمكن تقديم خدمات رعاية صحية جيدة للمرضى. يمكن تطبيق نفس نظام جمع البيانات الذي تستخدمه المستشعرات لمراقبة مختلف المعايير الصحية وتقديم رؤى قيمة لدعم اتخاذ القرارات الطبية.

صناعة السيارات

تتضمن السيارات أنظمة معقدة ومتشابكة، وتلعب هذه التكنولوجيا دورًا حاسمًا في تصميم السيارات، حيث تُسهم في تعزيز أدائها وتحسين عملية الإنتاج بشكل عام.

التخطيط العمراني

يستفيد المهندسون المدنيون ومخططو المدن بشكل كبير من التوائم الرقمية، التي توفر بيانات مكانية ثلاثية ورباعية الأبعاد في الوقت الفعلي، ويمكنها دمج أنظمة الواقع المعزز في الهياكل القائمة، مما يعزز من كفاءة وفاعلية التخطيط والتطوير العمراني.

تتصدّر التوائم الرقمية طليعة الثورة التكنولوجية، مقدمةً فوائد جمّة للمجتمع ولمجال الهندسة على حدٍ سواء.

إذا كنتم مهتمين بمعرفة المزيد حول كيف يمكن لهذه التكنولوجيا أن تساعدكم في إعادة تشكيل قطاعكم، فلا تترددوا في التواصل مع مجموعة إتش إس  أو إنفرا كونستركشن عبر الهاتف على الرقم +967 2 237793/4/5 أو عبر البريد الإلكتروني