تقنية التوأم الرقمي

مفهوم التوأم الرقمي في البناء الهندسي والانشائي و بعد

ماهي تقنية التوأم الرقمي ؟

التوأم الرقمي المشار اليه تقنية التوأم الرقمية وهو تمثيل افتراضي لمبنى او منتج او نظام او عملية مادية مخطط لها موجودة بالفعل في شكل منسوخ رقميا

 الغرض من التوأم الافتراضي هو عكس النظير المادي بدقة واستخدامه لأغراض عملية مثل المحاكاة والتكامل والاختبار والمراقبة والصيانة والإدارة  

منذ بدايته، كان مفهوم التوأم الرقمي يهدف إلى تقديم دورة حياة المنتج كأساس لإدارة نظيره المادي، بدءًا من التصميم والبناء وحتى التشغيل والتخلص منه   

 

من الشائع جدًا أن يتم إنشاء التوأم الرقمي قبل نظيره المادي 

حيث يتيح استخدام التوأم الرقمي خلال مرحلة إنشاء المشروع النمذجة الرقمية لدورة الحياة الكاملة للوحدة المقصودة وذلك يسهل اختبار المحاكاة لمختلف الحلول قبل تنفيذها

بمجرد تطوير المنتج النهائي، يمكن مزامنة التوأم الرقمي بانتظام مع نظيره المادي

تعد توربينات الرياح مثالًا رئيسيًا على تقنية التوأم الرقمي

وهو مزود بأنظمة استشعار تقيس المكونات المختلفة التي تؤثر على وظائفه، كما أنه يولد كمية هائلة من البيانات المتعلقة بجوانب مختلفة من نظيره في الحياة الواقعية

يتم جمع المعلومات حول الظروف الجوية وسرعة الدوران وقوة الرياح وكفاءة الطاقة ودرجة الحرارة ومعالجتها ليتم تطبيقها في هذه التقنية، المعروفه باسم التوأم الرقمي

 

كان أحد التطبيقات الأولية والأكثر روعة لمفهوم التوأم الرقمي هو استخدامه في الفضاء الجوي بواسطة وكالة ناسا

لقد أجروا عمليات محاكاة لعمليات الإطلاق والرحلات الجوية والهبوط بناءً على نماذج حاسوبية للمكوكات الحقيقية

سمحت البيانات المتعلقة بالبناء والمواد المستخدمة وتكرار الفيزياء المؤثرة على المركبة الفضائية بتقييم سيناريوهات السفر المختلفة وحساب احتمالات الفشل وإزالة الأخطاء المحتملة

تقنية التوائم الرقمية، باعتبارها نظير رقمي، هي نتيجة للتحسين المستمر في تصميم المنتج النهائي والأنشطة الهندسية المختلفة التي تثري هذه العملية بأكبر قدر ممكن من البيانات

تطورت الرسومات المفاهيمية والرسومات الفنية، المستندة إلى العمل اليدوي للمهندسين، إلى الهندسة بمساعدة الكمبيوتر، وفي النهاية، إلى هندسة الأنظمة الرقمية بالكامل، مع تدفق مباشر للمعلومات بين التوأم الرقمي ونظيره المادي

ينقسم التوأم الرقمي إلى ثلاثة مستويات لتقديم المشروع

نموذج التوأم الرقمي، والذي يشمل جميع التحريرات والتحليلات الخاصة بـمبادئ الإبداع في تحقيق الشكل الأكثر كفاءة ودقة للتوأم المادية

 

  المثيل الرقمي، وهو المظهر الرقمي للكائن المادي في شكل فردي

ويتميز كل توأم بأنه يتم إنتاجه بشكل فريد وخاص به، والذي يبقى متصلاً طوال الوقت حتى يتم التخلص منه

قاعدة البيانات الرقمية المجمعة

وهي عبارة عن مجموعة من جميع الامثال الرقمية فهو يجمع المعلومات حول كل توأم ضمن هيكل معين ويخدم العديد من الاستخدامات مثل أرشفة قاعدة البيانات والتنبؤ الخاص بالمحاكاة، كما أنه مصدر للمعرفة والتعلم حول تصميمات وأنظمة محددة، لزيادة  صحة جميع العمليات

تطبيق تقنية التوأم الرقمية في الممارسة العملية

يتم تنظيم التقسيم الكلاسيكي لنمذجة معلومات المباني على النحو التالي

المصانع الذكية

نظام الاشراف على المشروع

والانشاء من الالف الى الياء

مدينة المستقبل

المصانع الذكية

يؤدي تحسين عمليات الإنتاج إلى تحقيق فوائد ملموسة، كما لوحظ في مثال الشركة

قامت شركة يونيليفر، في مشروعها النموذجي الذي يستخدم الذكاء الاصطناعي، بتخفيض استهلاك الطاقة وزيادة الإنتاجية في أحد مصانعها في الوقت نفسه، مما أدى إلى توفير 

2.8 مليون دولار

نظام الاشراف على المشروع

صممت شركة جنرال إلكتريك، من خلال استخدام التعلم الآلي، نظامًا قادرًا على التنبؤ بمخاطر الأعطال وحساب التكاليف المحتملة لحل هذه الأعطال

وهذا يسمح بالإشراف على منشآت شبكة الكهرباء وتوربينات الرياح والغاز، بالإضافة إلى عمليات محركات الطائرات

البناء و الانشاء من الألف إلى الياء 

يتضمن تطبيق التوائم الرقمية في البناء الانتقال السلس من التصميم إلى البناء وإدارة المرافق، وصولاً إلى الهدم

لا يعمل التوأم الرقمي على مراقبة المنشأة في الوقت الفعلي فحسب، بل يسمح أيضًا بتحديد توقيت وتكاليف الإصلاحات الضرورية

مدينة المستقبل – إحدى المدن التي تستخدم هذا الحل بنشاط هي سنغافورة

تتيح مراقبة البيانات في الوقت الفعلي من كاميرات المدينة وأجهزة استشعار الرطوبة ودرجة حرارة الهواء مما يوْدي الى الاستجابة الاستباقية للتهديدات الناشئة وحتى الوقاية من خلال محاكاة أحداث مثل الكوارث الطبيعية أو حوادث الطرق

تفنية التوأم الرقمي و نمذجة معلومات المباني

التوأم الرقمي وتطبيقاته

 

تشمل عملية نمذجة معلومات المباني (رابط للنمذجة) البيانات التي تم إنشاؤها أثناء مرحلتي التخطيط والتصميم

ويوسع التوأم الرقمي نطاق الحصول على البيانات ليشمل مرحلتي البناء وإدارة المرافق، ويمكن أن يكون أيضًا بمثابة مصدر للمعلومات لمشاريع التخطيط والتصميم المستقبلية

 

يتطلب تسخير الإمكانات الكاملة للتوأم الرقمي نماذج متعددة التخصصات في جوهرها، بالإضافة إلى تكامل النظام وتدفق البيانات بين جميع الأطراف المعنية

هو المسار الأكثر فعالية لإنشاء توأم رقمي دقيق وعالي القيمة

فيما يلي بعض الأمثلة على تطبيقات التوأم الرقمي لدينا

 

مركز ماموت للتسوق، بودابست

من أكثر المشاريع تطلباً نظراً لحجمه

يمتد المعرض وحده على مساحة تزيد عن

 100000 متر مربع

لكن المساحة الإجمالية التي تم مسحها وتصميمها من قبل المتخصصين لدينا تجاوزت 

200000 متر مربع

فوائد تنفيذ التوائم الرقمية

01.

الصيانة الوقائية

ستكون الشركات المشاركة في صيانة المباني، سواء المشغلين الخارجيين أو شركات الإدارة، قادرة على التنبؤ بدقة متى و كم يستغرق من الوقت استخدام المكونات الفردية للتهوية أو الحماية من الحرائق أو أنظمة السباكة، وما إذا كانت تعمل على النحو المنشود ووفقًا للمواصفات 

وهذا يسمح باكتشاف الأعطال قبل حدوثها أو استبدال الأجزاء المستهلكة قبل ان تبلى

يتيح تطبيق التوأم الرقمي التخطيط الأمثل لعمل الفنيين والطلب الآلي لقطع الغيار المطلوبة مسبقًا

02.

إدارة الفضاء

تكرار ومدة الاستخدام، أو درجة الحرارة، أو التحكم في الوصول

تستخدم إدارة المنشأة مجموعة واسعة من الوحدات الرقمية ؤ والبيانات من أنظمة مختلفة

لا يؤدي هذا النهج إلى توليد رؤى قيمة للاستخدام الأمثل للأجزاء المختلفة من المبنى فحسب، بل يمكن تطبيقه أيضًا لتحقيق حلول ذكية في إدارة التوأم الرقمي

03.

الملاحة الداخلية

عندما يزور الأشخاص مباني غير مألوفة لعقد الاجتماعات، فإن العثور على الغرفة المناسبة يمكن أن يتحول أحيانًا إلى ماراثون محموم

يمكن لنظام الملاحة الرقمي الداخلي سهل الاستخدام أن يساعد في توجيه الضيوف من المرآب تحت الأرض إلى غرفة الاجتماعات الصحيحة أو أي موقع آخر داخل المبنى

04.

تقييم أسرع للمخاطر ووقت الإنتاج

تسمح التوائم الرقمية للشركات بالتحقق من المنتج النهائي واختباره قبل وجوده فعليًا

من خلال تصميم نسخة رقمية طبق الأصل من المنشأة أو النظام أو الآلة المخطط لها، تتيح هذه التقنية للمصممين والمهندسين اكتشاف حالات الفشل المحتملة والصراعات في تركيبات البناء وأي عيوب قبل بدء الإنتاج أو البناء

بل يمكنهم أيضًا تعطيل النظام عمدًا لاختبار سيناريوهات غير متوقعة، وتقييم رد فعل العملية تجاه المتغيرات الجديدة، وتحديد الاستراتيجيات المناسبة

يعمل التوأم الرقمي على رفع قدرات تقييم المخاطر إلى مستوى جديد تمامًا، ويسهل تصميم واختبار الآلات والأجهزة الجديدة، ويحسن عمليات المصنع وخط الإنتاج، ويضمن التشغيل السلس للمنشأة.

05.

مراقبة عن بعد

يمكن أن تكون المراقبة والتحكم في أداء العملية والنظام في الوقت الفعلي مهمة صعبة للغاية، وفي بعض الحالات، قد يكون من المستحيل إنجازها

بفضل التوأم الرقمي، فإن الوصول عن بعد من أي مكان ليس ممكنًا فحسب، بل سهل أيضًا، مما يتيح التحكم المريح والسريع ومراقبة أداء النظام أو المنشأة

06.

القرارات المالية الفعالة

ومن خلال تكامل قواعد البيانات التي تحتوي على تكاليف المواد أو الخدمات أو العمالة أو الأدوات الضرورية، يقدم التوأم الرقمي هذه البيانات في الوقت الفعلي في شكل رقمي. ويسمح التحليل المتعمق لمثل هذه الكمية الكبيرة من البيانات باتخاذ قرارات قائمة على المعرفة، مما يؤدي ليس فقط إلى تحقيق وفورات مالية، بل أيضًا إلى تقليل الوقت اللازم لاتخاذ القرار

الخلاصة

كما نعلم، يشير التخطيط المزدوج، أو “التوأم الرقمي”، إلى التخطيط المزدوج حيث يكون المستوى الأول هو التخطيط الافتراضي، والثاني مادي

يسمح التوأم الافتراضي بإجراء التعديلات واختبار الأنظمة والتركيبات والعمليات لفهم تأثيرها على النموذج المادي، مما يلغي الحاجة إلى مقاطعة عمليات الإنتاج أو البناء أو التنفيذ

 

إن التركيز على التصميم والبناء الفعال من حيث التكلفة، والأهم من ذلك، التشغيل اللاحق يتطلب تنفيذ مثل هذه الحلول باعتبارها عنصرًا أساسيًا في الاستثمارات

 

وتتوقع تحليلات السوق التي تجريها شركات الأبحاث المتخصصة أن تصل قيمة التوائم الرقمية إلى 30 مليار دولار بحلول عام 2025، بل وربما تتجاوز هذه العلامة

يوجد حاليًا طلب خاص على تقنيات التوأم الرقمي في الصين والهند، ولكن الأمر مجرد مسألة وقت قبل أن يمتد تطويرها إلى الأسواق الأخرى

 

على الرغم من أن تنفيذ هذه التكنولوجيا ينطوي حاليًا على تكاليف كبيرة، كما هو الحال غالبًا مع الحلول الحديثة، إلا أنها تصبح تدريجيًا أرخص وأكثر شيوعًا

 

وبالنظر إلى التحول الرقمي المستمر وانغماس الناس في العالم الافتراضي، يمكن القول أن إنشاء توائم رقمية ليس فقط لمعظم الأشياء والآلات والأدوات ولكن أيضًا للبشر هي مسألة وقت فقط

تواصل معنا

هل أنت مهتم بالتعاون؟ اتصل بنا أو قم بمراسلتنا -سنجيب على اي سوْال

+971 50 728 9847