Digital Twin được tạo ra và hoạt động thế nào?
Một "bản sao số" (digital twin) là một bản sao ảo và động của một tài sản vật lý, quy trình, hệ thống hoặc môi trường, trông giống và hành vi hoạt động giống hệt như bản gốc ở thế giới thực. Một bản sao số thu nhập dữ liệu và sao chép quy trình để bạn có thể dự đoán các kết quả và vấn đề có thể xảy ra với sản phẩm thực tế.
Làm thế nào một bản sao số hoạt động?
Sức mạnh của bản sao số đến từ việc kết nối tài sản thực tế với dữ liệu thực tế, giúp bạn có cái nhìn tốt hơn về chúng. Bản sao số cho phép các nhóm chức năng khác nhau cùng thiết kế, xây dựng, kiểm thử, triển khai và vận hành các hệ thống phức tạp theo cách tương tác với nhau. Chúng giúp các công ty hiểu rõ về quá khứ, điều kiện hiện tại và ngăn chặn các vấn đề trong tương lai. Chúng cung cấp thông tin cho việc ra quyết định thông qua việc hiểu biết sâu sắc về bán hàng, tiếp thị, phân tích, trực quan hóa 3D, mô phỏng và dự đoán.
IMAGE COURTESY OF SITOWISE
Làm thế nào để tạo ra một bản sao số?
Bản sao số được tạo ra bằng cách nhập các mô hình khái niệm (qua BIM (Building Information Modeling), CAD (Computer Aided Design) hoặc GIS (Geographic Information System)) hoặc quét (scan) các thực thể vật lý trong thế giới thực để trực quan hóa và phân tích chúng kết hợp với dữ liệu doanh nghiệp và Internet of Things (IoT). Bản song sinh kỹ thuật số được hỗ trợ bởi 3D thời gian thực, một công nghệ đồ họa máy tính tạo ra nội dung tương tác nhanh hơn so với nhận thức của con người, cũng có thể biên soạn, tổ chức và hiển thị nhiều nguồn dữ liệu (thông tin và mô hình) dưới dạng trực quan hóa tương tác giống như thật.
Bản sao số là thể hiện ảo về các chuyển động, lực và tương tác mà thực thể thật có thể trải qua trong thế giới vật lý. Điều này cho phép người dùng tương tác với nội dung động ba chiều và phản ứng theo hành động của họ trong thời gian thực. Trong môi trường ảo này, họ có thể mô phỏng hiệu quả điều kiện trong thế giới thực, các kịch bản giả định và bất kỳ tình huống nào có thể tưởng tượng được, đồng thời trực quan hóa kết quả ngay lập tức trên bất kỳ nền tảng nào, bao gồm thiết bị di động, máy tính và thiết bị thực tế ảo, hỗn hợp và thực tế ảo tang cường (AR/MR/VR).
Mỗi lần triển khai bản sao số là duy nhất. Các triển khai thường diễn ra theo từng giai đoạn, với độ phức tạp và tác động kinh doanh của mỗi giai đoạn tăng dần. Một bản sao số có thể từ một công cụ cấu hình sản phẩm của mô hình 3D đến một thể hiện chính xác của một mạng lưới hoặc hệ thống lớn như một thành phố, với từng thành phần của nó được kết nối động với dữ liệu kỹ thuật, xây dựng, vận hành và thiết kế ảo.
Khi các nhóm thuộc các lĩnh vực và địa điểm khác nhau thiết kế, kỹ sư, xây dựng, bán và cuối cùng vận hành và bảo trì xây dựng phức tạp, bản sao số thông tin cho quyết định của họ ở mọi giai đoạn của vòng đời.
Lịch sử của công nghệ bản sao số
Khái niệm sử dụng bản sao số như một phương tiện để nghiên cứu về một đối tượng vật lý đã được NASA giới thiệu lần đầu vào những năm 1960. NASA đã tái tạo các tàu vũ trụ của mình trên mặt đất để phù hợp với các hệ thống trong không gian cho các nhiệm vụ thám hiểm. Công nghệ này đã được chứng minh một cách đáng chú ý trong sứ mệnh Apollo 13. Thông qua các bản sao kết nối, Trung tâm Kiểm soát Nhiệm vụ có thể nhanh chóng thích ứng và điều chỉnh các mô phỏng để phù hợp với điều kiện của tàu vũ trụ bị hư hỏng và điều chỉnh chiến lược để đưa các phi hành gia về nhà một cách an toàn.
Vào đầu những năm 1970, máy tính lớn được sử dụng như các hệ thống bản sao số để giám sát các cơ sở lớn như nhà máy điện. Trong những năm 1980, các hệ thống CAD 2D như AutoCAD xuất hiện để tạo ra bản vẽ kỹ thuật, làm cho việc thiết kế bất cứ thứ gì với máy tính trở nên có thể, và nhanh chóng được hàng triệu nhà thiết kế và kỹ sư áp dụng.
Đến những năm 2000, CAD 3D với mô hình hóa và mô phỏng tham số đã cho phép thiết kế các bộ lắp ráp phức tạp hơn một cách thông minh hơn, chẳng hạn như một cơ sở dữ liệu các đối tượng kết nối với nhau. Chuyển nhanh đến giữa những năm 2010 khi tất cả các nhà cung cấp CAD 3D hàng đầu đã tung ra các giải pháp kết nối đám mây, chủ yếu cho việc hợp tác và quản lý dự án, và dần dần cho thiết kế tổng hợp, mặc dù các công cụ CAD vẫn dựa trên máy tính để bàn.
Ngày nay của chúng ta đánh dấu sự khởi đầu của thời kỳ bản sao kỹ thuật số được hỗ trợ, thúc đẩy bằng 3D thời gian thực, vượt xa các bảng điều khiển và mô hình 3D để mở khóa dữ liệu từ nhiều nguồn trên mọi thiết bị hoặc nền tảng nào nhằm hỗ trợ cộng tác, trực quan hóa và ra quyết định tốt hơn.
Lợi ích của bản sao số
Với việc triển khai bản sao số, khách hàng ngay lập tức nhận thức được sự cải thiện trong việc truy cập dữ liệu. Khi một bản sao số trưởng thành, các lợi ích khác bao gồm giảm chi phí bảo trì, quyết định thay đổi quy trình thông tin sáng suốt hơn với khả năng tiết kiệm lớn, và cải thiện hiệu quả bảo trì và vận hành. Việc có thiết kế tốt hơn từ đầu mang lại lợi ích trong suốt thời kỳ hoạt động của dự án, vì 80-90% chi phí phát sinh trong quá trình sản xuất, sử dụng và bảo trì một cơ sở vật chất được xác định ở giai đoạn thiết kế.
Việc sử dụng bản sao số trong ngành thiết kế đã cải thiện sự hợp tác và giao tiếp đa người dùng. Client tiền xây dựng được trải nghiệm sự hợp nhất dữ liệu và điều phối thương mại một cách trơn tru.
Việc đào tạo về an toàn, đảm bảo chất lượng và kiểm soát chất lượng có thể thực hiện được với bản sao số đã giảm đáng kể tai nạn và sai sót trong ngành xây dựng. Khi các sáng kiến bản sao số được sử dụng cho bảo trì và vận hành, các lợi ích bao gồm tối ưu hóa hoạt động, giảm thời gian downtime cũng như giảm chi phí bảo trì và nhân sự.
Khả năng tương tác với dữ liệu trong thời gian thực đang thay đổi cách mọi người đưa ra quyết định trong thiết kế, vận hành và bảo trì. Khả năng hình dung và mô phỏng các hoạt động phức tạp trong thời gian thực 3D đã nâng cao cách mọi người tương tác với tài sản của họ, thay đổi cách mọi không gian vật lý và tài sản trên hành tinh được tạo ra, xây dựng và vận hành.
Bản sao số và Internet of Things (IoT) có mối quan hệ như thế nào?
Bản sao số là các hình ảnh được xây dựng từ các mô hình khái niệm (ví dụ như BIM, CAD hoặc GIS) hoặc quét các thực thể vật lý (ví dụ như sản phẩm được sản xuất hoặc cơ sở vật chất). Internet of Things (IoT) đề cập đến một mạng lưới các đối tượng vật lý có định danh duy nhất (UIDs) và chứa công nghệ nhúng. Điều này cho phép chúng tương tác và giao tiếp với các đối tượng khác qua internet, thu thập dữ liệu thế giới thực trong thời gian thực. Khi bản sao số tích hợp với dữ liệu IoT, chúng có thể cung cấp thông tin chi tiết về hiệu suất của một tài sản tại các điểm cụ thể và giúp người dùng đánh giá các kết quả tiềm năng và lập kế hoạch giải quyết.
Với việc truy cập các cảm biến và dữ liệu IoT, bản sao số có thể thu được một cái nhìn toàn diện về mô hình ảo để mở khóa thông tin chi tiết vận hành sâu sắc hơn. Ví dụ, một bản sao số của một động cơ có thể chứa thông tin về các đặc điểm hiệu suất của nó và cho phép kỹ sư chạy mô phỏng để kiểm tra thiết kế mới hoặc đo lường tác động của các thay đổi trong tương lai.
Mặc dù có nhiều loại bản sao số khác nhau nhưng chúng đều có chung một số đặc điểm. Chúng sử dụng các biểu diễn kỹ thuật số của các đối tượng và hệ thống vật lý, chứa UIDs để các thiết bị trên internet có thể dễ dàng được xác định và cho phép giao tiếp hai chiều giữa chùng và các thiết bị IoT vật lý để trao đổi thông tin và phối hợp hành động.
Thách thức của bản sao số
Việc thu thập dữ liệu một cách rộng lớn là một việc, nhưng việc sử dụng nó một cách thông minh là một việc khác. Quyết định tốt nhất được đưa ra bằng cách sử dụng dữ liệu, nhưng dữ liệu của bạn chỉ tốt khi bạn có khả năng áp dụng nó vào hoạt động để mô phỏng và dự đoán các kịch bản kinh doanh.
Mọi doanh nghiệp đang trải qua quá trình chuyển đổi số đều có nguy cơ chìm đắm trong dữ liệu thô trước khi tìm ra cách xử lý và tận dụng nó. Hiện nay, việc thu thập dữ liệu thô ít gặp khó khăn hơn là xử lý nó, lọc bớt những phần không hữu ích, kết hợp và biến đổi nó thành thông tin có ý nghĩa đối với người dùng trong ngữ cảnh của ứng dụng của họ.
Thách thức chính là mở khóa sức mạnh của thông tin. Dữ liệu doanh nghiệp và IoT đã được chôn trong cơ sở dữ liệu, bảng tính và mô hình (CAD, BIM, GIS). Bản sao số 3D thời gian thực có thể làm cho dữ liệu đó trở nên sống động.
Tương lai của bản sao số
Ngày càng nhiều sản phẩm, thiết bị, nhà máy, toà nhà và thành phố không chỉ đơn giản là những vật thể trong thế giới vật lý nữa - chúng có bản sao số chính xác. Ngay cả con người cũng có bản sao số của chính mình. Chúng ta sẽ trải nghiệm phiên bản tiếp theo của internet- và sự kết nối giữa các hệ thống, thiết bị, con người - trong Metaverse thông qua 3D thời gian thực.
Metaverse đang mở ra một nền kinh tế mới với vô số cơ hội - như tiếp thị 3D – mang lại trải nghiệm phong phú trong không gian thực và thực tế kết hợp, cho dù đó là để quản lý cập nhật cơ sở vật chất hay tùy chỉnh việc mua xe.
Theo Unity
