Những Điều Cần Biết Về Bản Sao Kỹ Thuật Số

Đặc điểm của bản sao kỹ thuật số

Bản sao kỹ thuật số được ghi nhận như là một sự đột phá công nghệ lớn cùng với nhiều sự nỗ lực công nghiệp được thiết lập để thu lợi từ việc sử dụng nó trong những năm tới. Bằng cách xây dựng chính xác các miêu tả ảo phức tạp của các hệ thống trong thế giới thực, sau đó quan sát những gì sẽ xảy ra trong suốt thời gian tồn tại của chúng .Nếu có vài tình huống nhất định xảy ra thì có thể lấy ra được rất nhiều thông tin hữu ít. 

Thông qua cách tiếp cận này, ta sẽ có khả năng hiểu rõ hơn về cách các nguyên tố khác nhau chứa đựng trong sự triển khai kỹ thuật phức tạp sẽ tương tác với nhau và cả với môi trường mà chúng đang ở. Do đó, các vấn đề có khả năng ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu quả hoạt động lâu dài của hệ thống hoặc độ tin cậy liên tục của hệ thống có thể được xác định và sau đó sẽ được giải quyết.

Bản sao kỹ thuật số dựa trên hệ thống điện tử hàng không

Các nguyên tắc cơ bản của bản sao kỹ thuật số lần đầu tiên được nêu ra bởi Tiến sĩ Michael Grieves – một học giả sau đó làm việc tại Đại học Michigan khoảng hai mươi năm trước. Tuy nhiên, vào thời điểm đó thì đây chỉ là một khái niệm vì công nghệ tính toán cần thiết để thực sự tạo ra các bản sao kỹ thuật số không tồn tại.

Đó là người cùng thời với Grieves, John Vickers của NASA – người được cho là đã đặt ra cụm từ ‘bản sao kỹ thuật số’ trong báo cáo của mình thảo luận về chủ đề này vào năm 2010. Trong thập kỷ qua, sự quan tâm đến lĩnh vực này đang trên đà tăng lên và xa hơn thế nữa.

Công ty phân tích Markets & Markets hiện ước tính đến năm 2025 thì hoạt động kinh doanh toàn cầu được tạo ra hàng năm bởi lĩnh vực bản sao kỹ thuật số sẽ đạt mức đáng kinh ngạc 35,8 tỷ đô la (với các cơ quan khác đưa ra dự báo tương tự).

Một trong những nơi mà công nghệ này cũng sẽ trở nên then chốt là đẩy nhanh công việc thiết kế và phát triển. Theo cách tiếp cận thông thường, ta phải tạo và sau đó thử nghiệm nhiều nguyên mẫu vật lý khác nhau có thể cực kỳ tốn thời gian, làm chậm dự án đáng kể.

Có thể mô phỏng tất cả các khía cạnh của các tùy chọn khác nhau này và thực hiện điều tra kỹ trên từng tùy chọn, sau đó thực hiện bất kỳ sửa đổi cần thiết nào, trong khi vẫn ở trong miền ảo xuyên suốt là một lợi thế lớn. Nó có nghĩa là các chu kỳ phát triển sẽ được hoàn thành nhanh hơn, giảm bớt nguồn nhân lực và nỗ lực kỹ thuật tổng thể phải được giao cho một dự án.

Trong số những nơi mà sự phát triển dựa trên các bản sao kỹ thuật số đã bắt đầu được áp dụng có liên quan đến thế hệ tiếp theo của hệ thống điện tử hàng không và liên doanh ô tô. Bằng cách sử dụng công nghệ này ta có thể đạt được mức độ tin cậy cao hơn, do đó đảm bảo an toàn cho người ngồi trên máy bay và ô tô.

Ngoài việc hỗ trợ cách các hệ thống tự thể hiện trước khi chúng được xây dựng, bản sao kỹ thuật số cũng có thể được sử dụng cho các hệ thống đã tồn tại. Ví dụ trong bối cảnh công nghiệp, bản sao kỹ thuật số có thể được áp dụng cho toàn bộ hệ thống lắp đặt của nhà máy và cung cấp một nền tảng mà dựa trên đó các cấp độ phân tích, chẩn đoán và khắc phục sự cố chi tiết hơn có thể được thực hiện.

Điều này có nghĩa đây sẽ là nền tảng của các hoạt động trong tương lai của Công nghiệp 4.0, cho phép các quy trình làm việc được nâng cao và tối ưu hóa tốt hơn các quy trình quan trọng. Do đó, cả thông lượng đạt được của thiết bị lẫn chất lượng của sản phẩm mà thiết bị đó chế tạo đều có thể được cải thiện. 

Những hậu quả thay đổi được thực hiện tại một điểm có thể gây ra đối với các điểm khác trong quy trình làm việc / quy trình ở hạ nguồn có thể được đánh giá trước khi bất kỳ hoạt động nào thực sự được thực hiện. Vì vậy, chẳng hạn như có thể diễn ra một kịch bản trong đó một dây chuyền lắp ráp của nhà máy được chạy với tốc độ nhanh hơn.

Sử dụng bản sao kỹ thuật số đã được chế tạo có thể xem xét các tác động có thể dẫn đến. Điều này có thể liên quan đến chất lượng của sản phẩm được chế tạo, tốc độ các bộ phận bên trong thiết bị sản xuất sẽ hỏng hóc hoặc liên quan đến tiêu thụ điện năng.

Từ đó, có khả năng đưa ra quyết định đầy đủ thông tin về việc nên làm gì để đạt được kết quả tốt nhất, tức là nếu việc tăng chi phí hoạt động hoặc lợi nhuận sản phẩm có được biện minh để thúc đẩy sản lượng hay không.

Bản sao kỹ thuật số cũng sẽ cho phép áp dụng dự đoán bảo trì cho các hệ thống nên có thể ước tính được độ hao mòn của các bộ phận cấu thành cụ thể (liên quan đến các điều kiện vận hành khác nhau, các tình huống tiềm năng,…). Kết quả của việc này là có thể xác định chính xác khi nào các bộ phận thành phần cần thay thế.

Điều này có nghĩa là việc bảo dưỡng thiết bị có thể được lên kế hoạch hiệu quả hơn nhiều. Do đó có thể tránh được rủi ro về thời gian ngừng hoạt động (nếu xảy ra hỏng hóc) hoặc sự chậm trễ kéo dài trong khi tiến hành công việc sửa chữa.

Bản sao kỹ thuật số – Công nghệ thiết yếu

Để tạo ra bản sao kỹ thuật số của một hệ thống nhất định, cần có quyền truy cập vào lượng dữ liệu khổng lồ. Vì vậy các mảng cảm biến phân tán cần liên tục cung cấp các luồng dữ liệu bao gồm các thông số hoạt động đa dạng khác nhau. Đây là lý do tại sao trong nhiều trường hợp thì sự ra đời của Internet Vạn Vật (IoT) sẽ là động lực quan trọng cho việc xây dựng các bản sao kỹ thuật số.

Dữ liệu được sử dụng có thể được thu thập, sau đó được xử lý trong thời gian thực hoặc trong một số trường hợp, dữ liệu lịch sử có thể được tham khảo. Tính khả dụng của tất cả dữ liệu này là điểm khác biệt giữa các bản sao kỹ thuật số với các mô phỏng máy tính thông thường.

Bởi vì chúng không có bất kỳ sự phụ thuộc nào vào các giả định về cách một hệ thống sẽ hoạt động mà thay vào đó mọi thứ liên tục được sao lưu bằng các dữ kiện cứng. Khi các tập dữ liệu đã được biên dịch, các thuật toán phức tạp có thể được áp dụng cho chúng.

Trí tuệ nhân tạo (AI) là một công nghệ chủ chốt khác mà thông qua đó dữ liệu sẽ được tận dụng bởi các bản sao kỹ thuật số. Sau khi dữ liệu cần thiết đã được thu thập, nó có thể được xử lý rộng rãi thông qua các tài nguyên tính toán dựa trên đám mây, tạo ra cơ hội cho các mô hình AI được áp dụng sau đó.

Sau đó có thể khám phá vô số các khả năng khác nhau. Cũng có thể hình dung được việc sử dụng Thực tế tăng cường (AR) chồng lên triển khai bản sao kỹ thuật số vào một hệ thống vật lý để có thể hiểu rõ hơn về những gì đang xảy ra. Điều này sẽ cho phép các chuyên gia kỹ sư tư vấn về việc sửa chữa hoặc nâng cấp thiết bị ở một địa điểm từ xa từ một địa điểm hoàn toàn khác (tiết kiệm được thời gian và chi phí).

Tiêu chuẩn hóa và khả năng tương tác

Tất nhiên việc tạo ra các bản sao sinh kỹ thuật số bằng cách sử dụng công nghệ độc quyền là không đủ. Bởi vì điều này có nghĩa là lợi ích của việc tích hợp sẽ không thể thành hiện thực dẫn đến nhu cầu cấp thiết về tiêu chuẩn hóa trong lĩnh vực này.

Tiêu chuẩn ISO 23247-1 đã được xây dựng tương ứng và thông qua tiêu chuẩn này, một khuôn khổ quy định được cung cấp cho việc xây dựng bản sao kỹ thuật số trong lĩnh vực sản xuất. Cho phép tính nhất quán về kiến ​​trúc được sử dụng bởi các nhà cung cấp thiết bị khác nhau để các bản sao kỹ thuật số được sản xuất cho các mặt hàng khác nhau được tìm thấy trong nhà máy có thể được kết hợp với nhau.

Các tổ chức như Digital Twin Consortium có thành viên bao gồm GE, Microsoft, Dell và Ansys cũng đang tìm cách đẩy nhanh việc áp dụng công nghệ này. Họ cố gắng thực hiện bằng cách thúc đẩy việc chia sẻ phân loại chung trong bối cảnh bản sao kỹ thuật số cùng với sự phát triển của mã nguồn mở và thiết lập các giao diện lập trình ứng dụng (API) được công nhận trong ngành.

Phạm vi cho các bản sao kỹ thuật số tương tác với nhau sẽ thúc đẩy sự hợp tác giữa tất cả các nhà sản xuất thiết bị và nhà cung cấp dịch vụ khác nhau liên quan đến việc cài đặt hệ thống. Điều này sẽ được áp dụng rộng rãi  dù có liên quan đến tuabin máy bay, xe điện, cơ sở chế tạo, nhà máy lọc dầu hay cơ sở hạ tầng trong thành phố thông minh.

Qua những thông tin B2bmart.vn vừa cung cấp, hi vọng bạn đọc sẽ hiểu rõ hơn về bản sao kỹ thuật sốvà ứng dụng nó một cách hiệu quả trong công việc cũng như nhiều lĩnh vực khác.