وقتی دوقلوهای دیجیتال دست به کار می‌شوند، هشت نمونه واقعی از همزادهای دیجیتالی

در سال ۱۹۷۰، سفینه فضایی آپولو ایالات متحده به دلیل انفجار یکی از مخازن اکسیژن خود در مسیر رسیدن به ماه، دچار مشکل شد و با این حال، برخی این مأموریت را اولین نمونه مستند از رویکرد همزاد دیجیتالی (Digital twin) می‌دانند که امروزه صنعت را متحول کرده است. خدمه و تیم کنترل مأموریت از شبیه‌سازهایی که توسط شبکه‌ای از رایانه‌های دیجیتال کنترل می‌شدند، استفاده کرده بودند. زمانی که مرکز کنترل در هیوستون متوجه مشکل شد، تیم‌ها از همین شبیه‌سازها برای طراحی برنامه‌ای در لحظه استفاده کردند تا فضانوردان را به سلامت به زمین بازگردانند.

پنجاه سال بعد، به لطف پیشرفت‌های انجام شده در تحلیل داده‌ها، هوش مصنوعی و قدرت محاسباتی، فناوری‌‌های مرتبط با دوقلوهای دیجیتال (نسخه‌های مجازی از سیستم‌ها که می‌توانند جهان فیزیکی را مدل‌سازی، شبیه‌سازی، نظارت، تحلیل و بهینه‌سازی کنند) در بسیاری از صنایع به کار گرفته می‌شوند.

طبق نظرسنجی مؤسسه تحقیقاتی «Capgemini» در سال ۲۰۲۲، بیش از نیمی (۵۵ درصد) از پاسخ‌دهندگانی که برنامه همزاد دیجیتال داشتند یا قصد اجرای آن را داشتند، اعلام کردند که دوقلوهای دیجیتال یکی از عناصر استراتژیک برنامه‌های تحول دیجیتال آن‌هاست و این پیشرفت همچنان ادامه دارد؛ زیرا محققانی از سراسر جهان، از گروه دوقلوهای دیجیتال مستقر در هلند گرفته تا کنسرسیوم همزاد دیجیتال در ایالات متحده، با صنایع گوناگون همکاری می‌کنند تا پیچیدگی‌ها را مدیریت کرده و این رویکردها را عملی کنند.

در اینجا بررسی خواهیم کرد که چگونه هشت سازمان از دوقلوهای دیجیتال برای شبیه‌سازی کارخانه‌ها، سیستم‌های آبی، مناطق شهری و موارد دیگر استفاده می‌کنند.

نمونه اول: کارخانه‌های همزاد دیجیتال «BMW» 

کمپانی «بی ام و» (BMW)، گام‌های مهمی در این مسیر برداشته است. این خودروساز آلمانی اولین بار در سال ۲۰۱۴ شروع به توسعه نسخه‌های مجازی از جنبه‌های مختلف خط تولید خود کرد. پیش از ارائه سیستم‌های محرکه برای خودروهای الکتریکی جدید خود در سال ۲۰۲۱، BMW نسخه کاملاً عملیاتی از آن‌ها را در کارخانه رگنسبورگ خود در بایرن، به صورت مجازی ایجاد کرده بود. این دوقلوی دیجیتال در زمان واقعی می‌تواند تولید و برنامه‌ریزی در کارخانه را تا سطح دستور کار شبیه‌سازی کند.

تا پایان سال ۲۰۲۲، BMW به طور کامل روی دوقلوهای دیجیتال متمرکز شده بود و برنامه‌هایی برای ایجاد مدل‌های مجازی از تمام ۳۱ کارخانه در شبکه تولید خود در دستور کار داشت. در بیانیه رسمی، این شرکت اعلام کرد که این پروژه بخشی از استراتژی جهانی تحت عنوان «iFactory» است و دوقلوهای دیجیتال به عنوان یک اساس، زمان برنامه‌ریزی تولید را تقریباً به یک سوم کاهش می‌دهند.

نکات کلیدی:

• برای کمپانی BMW، این پروژه یک حرکت کارآمد است که از اهداف پایداری و تحول دیجیتال پشتیبانی می‌کند. ابتکار «iFactory » بر سه موضوع اصلی متمرکز است: ساده‌سازی، سبز بودن و دیجیتالی شدن.
• این پروژه با یک اسکن دیجیتال سه‌بعدی از هر کارخانه آغاز می‌شود.
• حدود ۱۵,۰۰۰ کارمند BMW در حال حاضر می‌توانند از طریق یک برنامه سفارشی به نام «BMW Factory Viewer» به داده‌ها دسترسی داشته باشند و از آن برای بازرسی مجازی از مناطق خاص، انجام اندازه‌گیری‌های دقیق و همکاری هم‌زمان در مکان‌ها و مناطق زمانی مختلف استفاده کنند.
• این دسترسی به طراحان کارخانه اجازه می‌دهد که چیدمان‌ها و اتصالات بین فرآیندهای مختلف در کارخانه را بهبود دهند.
• شرکت BMW می‌گوید که علم داده، اساسی برای تصمیم‌گیری مبتنی بر داده در زمان واقعی، شناسایی سریع و پیشگیرانه علت مشکلات و بهبود فرآیندهای کارخانه ارائه می‌دهد.

نمونه دوم: تاتا استیل و همزاد دیجیتال در صنعتی چندصدساله

یکی از بزرگ‌ترین شرکت‌های فولاد جهان، طرفدار سرسخت فناوری‌های همزاد دیجیتال است و ارزش این رویکرد را در زمینه‌هایی مانند مدیریت از راه دور کارخانه‌ها برای حفظ تولید در دوران همه‌گیری، شناسایی نقص‌های فرآیندی که ممکن است بر کیفیت قبل از تولید تأثیر بگذارند و تسهیل استخراج هوشمند ارزیابی می‌کند.

یکی از حوزه‌هایی که این فناوری‌های دیجیتال می‌توانند بیشترین تأثیر را داشته باشند، چشم‌انداز کمپانی تاتا استیل برای صنعتی پایدارتر در زمینه فولاد است. این صنعت به دنبال بازطراحی فرآیند تولید برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و دستیابی به هدف اتحادیه اروپا برای کاهش ۸۰ تا ۹۵ درصدی انتشار (نسبت به سطوح ۱۹۹۰) تا سال ۲۰۵۰ است. واحد اروپایی تاتا استیل برای رهبری پروژه‌ای به ارزش ۷۵ میلیون یورو (تقریباً ۷۹ میلیون دلار آمریکا) برای توسعه فناوری‌های جدید انتخاب شد و کارخانه تاتا در شهر ای‌مایدن هلند به‌عنوان میدان آزمایش جایگزینی برای استفاده از کوره بلند در فرآیند آهن‌سازی انتخاب شد.

روش جدید، به نام «HIsarna»، سنگ معدن تقریباً به‌صورت مستقیم به آهن مایع تبدیل می‌شود. اگر این روش موفق شود، بازده انرژی بالاتری خواهد داشت، ردپای کربنی کمتری بر جای خواهدگذاشت، انتشار گازهای نیتروژن، اکسیدهای گوگرد و نیتروژن اکسیدها را کاهش خواهد داد، استفاده کارآمدتری از مواد اولیه را میسر می‌سازد و هزینه‌های عملیاتی تولید فولاد را کاهش می‌دهد. اما این یک «اگر» بزرگ است. کوره‌های بلند، که از قرن چهاردهم میلادی به کار گرفته شده‌اند، اثبات‌شده‌اند؛ اما روش «HIsarna» هنوز ثابت نشده است.

نکات کلیدی:

کمپانی تاتا استیل روی شبیه‌سازی دیجیتال حساب کرده است تا بتواند مانع بزرگی را در مسیر معرفی روش فولادسازی با بازده انرژی بالاتر از میان بردارد. برای تجاری‌سازی روش جدید «HIsarna»، این شرکت باید فرآیند را پایدار کند.

• این شرکت نوساناتی را در فرآیند جدید و پیچیده‌تر فولادسازی مشاهده کرد که توضیح یا کنترل آن‌ها آسان نبود. محققان فرضیاتی داشتند اما نمی‌توانستند به‌طور قطعی دلیل را مشخص کنند.
• یک نسخه شبیه‌سازی‌شده همزمان از روش تَف‌جوشی (زینترینگ) به شرکت اجازه می‌دهد که فرآیند را به‌صورت دیجیتالی تغییر داده و بهبودهای احتمالی در عملکرد را آزمایش کند.
• هدف، توسعه یک همزاد دیجیتال تطبیقی است که نمایش بلادرنگ و دقیقی از سیستم‌های فیزیکی را تضمین کند. این فناوری می‌تواند برای هر صنعتی که به‌دنبال به‌روزرسانی بلادرنگ سیستم‌های پویا و مدل‌های چندفیزیکی است (مانند شبیه‌سازی دینامیک سیالات، آکوستیک یا میدان‌های الکترومغناطیسی) کاربرد داشته باشد.
• با دیجیتالی کردن مدیریت فرآیندهای حرارتی در کارخانه‌های تولید آهن و فولاد و استفاده از دوقلوهای دیجیتال مبتنی بر شبیه‌سازی و مدل‌سازی هوش مصنوعی/ یادگیری ماشینی، تاتا استیل می‌تواند نقاط ضعف فرآیند را شناسایی کرده و با هزینه کمتر آن‌ها را برطرف کند.
• گزارش سالانه تاتا استیل در سال ۲۰۲۱-۲۰۲۲ نشان می‌دهد که تلاش‌های گروه تحقیق و توسعه این شرکت ادامه دارد و برنامه‌هایی برای بررسی مقیاس‌دهی فرآیند «HIsarna» در هند و تدوین یک برنامه پیاده‌سازی در دهه‌های آینده در دست اقدام است.

نمونه سوم: نسخه دیجیتال شبکه آبی تیمز واتر

به‌جز داستان افسانه‌ای پسری هلندی که با گذاشتن انگشت خود در سوراخی روی سد، شهر هارلم را نجات داد، داستان‌های زیادی از روش‌های سریع و آسان برای پیدا کردن و تعمیر نشت‌ها در سیستم‌های آبی پیچیده و حیاتی وجود ندارد. اما دوقلوهای دیجیتال می‌توانند این وضعیت را تغییر دهند.

شبکه آب تیمز واتر، آب آشامیدنی را برای ۱۵ میلیون نفر در منطقه‌ای به وسعت ۱۳,۰۰۰ کیلومتر مربع (۵,۰۰۰ مایل مربع) در لندن و اطراف آن، از گلاسترشر در غرب تا کنت و اسکس در شرق، تأمین می‌کند. این شرکت روزانه ۲.۶ میلیارد لیتر آب عرضه می‌کند، اما همان‌طور که در وب‌سایت خود اشاره کرده است: «همه این آب به مشتریان ما نمی‌رسد.» نزدیک به یک‌چهارم از تأمین آب این شرکت به دلیل نشت در شبکه و لوله‌های مشتریان، از دست می‌رود.

برخی از این نشت‌ها قابل مشاهده هستند، به سطح می‌رسند، توسط مشتریان گزارش می‌شوند و به‌سرعت تعمیر می‌شوند. اما این نشت‌ها معمولاً مقدار زیادی آب هدر نمی‌دهند. بخش عمده نشت‌ها – ۹۵٪ آن‌ها – به‌صورت پنهان و نامرئی است. دلایل متنوعی برای بروز این مشکل از جمله فرسودگی طبیعی زیرساخت‌ها، ترافیک سنگین که باعث بی‌ثباتی زمین می‌شود و تغییرات دمایی و رویدادهای آب‌وهوایی شدید، و تغییرات ناگهانی فشار وجود دارد.

علاوه بر تقویت تلاش‌های سنتی برای مهار نشت‌ها – مانند افزایش نیروهای شناسایی، تعمیر و لوله‌کشی؛ تحلیل داده‌های کنتور برای مدیریت بهتر تقاضا؛ استفاده از فناوری بدون حفاری برای جلوگیری از هدررفت بیشتر آب؛ و بهبود روش‌های متعادل‌سازی فشار آب – شرکت تیمز واتر در حال ساخت یک نسخه دیجیتال از کل شبکه آبی خود است.

نکات کلیدی:

• نسخه دیجیتال شبکه تیمز واتر یک سیستم هشدار اولیه برای هدررفت آب را به سایر ابزارهای مدیریت ریسک متصل می‌کند. دیوید گیبل، مدیر پروژه تیمز واتر، در وب‌سایت شرکت می‌گوید: «کاهش نشت یکی از مهم‌ترین اولویت‌های ما و همچنین یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های ماست. توانایی جمع‌آوری داده‌های مختلف و نمایش آن‌ها در قالبی ساده، ابزار دیگری به مجموعه ما برای مبارزه با نشت‌ها اضافه می‌کند و امیدوارم این مدل در سراسر شبکه ما اجرا شود.»
• با استفاده از داده‌های دستگاه‌های متصل مانند کنتورهای هوشمند و ثبت‌کننده‌های آکوستیک که برای «گوش دادن» به نشت‌ها روی لوله‌ها نصب شده‌اند، شرکت آب یک نسخه دیجیتال از شبکه آبی خود ایجاد می‌کند.
• دوقلوی دیجیتال یکی از چندین ابزار دیجیتالی است که وارد سیستم تجسم ریسک شرکت می‌شود و رهبران و مدیران از آن برای نظارت بر عملکرد شبکه و شناسایی ریسک‌ها استفاده می‌کنند.
• شرکت تیمز واتر در حال آزمایش دوقلوی دیجیتال – که اولین مورد در صنعت است – در منطقه دپتفورد، جنوب لندن است. این پروژه آزمایشی چندین نشت ناشی از فشار بالا و شیرآلات آسیب‌دیده را شناسایی کرده است.
• علاوه بر صرفه‌جویی در یک میلیون لیتر آبی که روزانه به دلیل نشت هدر می‌رود، نسخه دیجیتال می‌تواند اثر روش‌های مختلف تعمیر را شبیه‌سازی کرده و بهترین راه‌حل را در هر مورد شناسایی کند.

نمونه چهارم: همزاد منطقه کلان‌شهری اورلاندو

دوقلوهای دیجیتال در حال تبدیل شدن به یکی از ارکان اصلی بسیاری از پروژه‌های شهری هوشمند از سنگاپور تا زوریخ هستند. این فناوری با امکان شبیه‌سازی پیش از اجرا، اطلاعاتی ارزشمند در حوزه‌های کلیدی مدیریت شهری، از برنامه‌ریزی شهری گرفته تا بهینه‌سازی استفاده از زمین، ارائه می‌دهد.

شرکت مشارکت اقتصادی اورلاندو (OEP) به‌تازگی نسخه سه‌بعدی و تعاملی از منطقه کلان‌شهری خود را با همکاری ذینفعان مختلف رونمایی کرده است. رهبران پروژه در این ائتلاف خصوصی-عمومی می‌گویند این اولین همزاد دیجیتال است که توسط یک سازمان توسعه اقتصادی برای ترسیم نقشه کل منطقه به کار گرفته شده است. این شبیه‌ساز، ۸۰۰ مایل مربع از شهرستان‌های اورنج، سمی‌نول، و اوسکیولا را به شکل مجازی بازآفرینی می‌کند. این مدل، که توسط شرکت « Unity» توسعه یافته، در اولین نسخه خود بر اساس داده‌های جمعیتی شهری، حمل‌ونقل، املاک و مستغلات و آموزش ساخته شده است و هدف آن افزودن مجموعه داده‌های بیشتری از منابع عمومی و خصوصی است.

نکات کلیدی:

• هدف شرکت مشارکت اقتصادی اورلاندو، ایجاد یک ابزار ضروری برای برنامه‌ریزی شهری است که شرکت‌ها، دولت‌های محلی و سازمان‌های غیرانتفاعی بتوانند از آن به‌عنوان یک موتور آزمایش سناریو برای تجسم نحوه اجرای تصمیمات زیرساختی، خدمات عمومی و توسعه کسب‌وکار استفاده کنند.
• این شرکت از هدف نهایی خود یعنی ساخت همزاد دیجیتال، شروع کرد و سپس مشخص کرد که چه مدل‌هایی و مجموعه داده‌هایی برای ایجاد آن لازم است.
• نسخه اولیه شبیه‌ساز دیجیتال، که به‌صورت هولوگرافیک در مقر شرکت مشارکت اقتصادی اورلاندو به نمایش درآمده، به‌عنوان ابزاری بازاریابی برای جلب مشارکت بیشتر در پروژه و نسخه‌های آینده آن استفاده می‌شود.
• این شرکت امیدوار است این فناوری امکان همکاری‌های میان‌بخشی بیشتری را در طراحی، ساخت، آزمایش، اجرا و بهره‌برداری از سیستم‌های پیچیده، توسعه کسب‌وکار و سایر پروژه‌های منطقه‌ای به روشی تعاملی و جذاب فراهم کند.
• رهبران شرکت‌ها و انتخاب‌کنندگان مکان می‌توانند از این فناوری برای بررسی زمین‌ها و املاک موجود، زیرساخت‌ها و اتصالات، در دسترس بودن نیروی کار در منطقه، و همچنین کسب اطلاعات خاص صنعتی استفاده کنند. برنامه‌ریزان شهری و شرکت‌های خدمات عمومی می‌توانند به کمک این ابزار به ترسیم بهبودهای پیشنهادی زیرساخت و شبیه‌سازی اثرات آن‌ها بپردازند.
• این شبیه‌ساز می‌تواند برای ارزیابی گسترش خطوط ریلی، برنامه‌ریزی جامع فرودگاهی یا بهبود تلاش‌ها برای بازیابی پس از وقوع طوفان استفاده شود.

نمونه پنجم: مدل فروش شرکت کمپرسورسازی کیزر (Kaeser)

کمپانی کیزر مستقر در کوبورگ آلمان در سال ۱۹۴۸ وارد تجارت کمپرسورهای هوا شد و از بازار اصلی قطعات خودرو در آلمان تقسیم شده جدا شد و تقاضای زیادی برای کمپرسور در اقتصاد پس از جنگ احساس کرد. این شرکت در سال ۲۰۱۸ بازی را در فروش کمپرسور هوا تغییر داد، زمانی که نسخه های دیجیتالی کمپرسورهای خود را ساخت. این فناوری، مبنایی برای محصولات کمپرسور شبکه‌ای این شکرت شد که داده‌های عملیاتی آن را می‌توان در زمان واقعی مانیتور کرد و امکان نگهداری پیش‌بینی‌کننده را قبل از هر گونه خرابی تجهیزات فراهم کرد.

رهبران کیزر با استفاده از نشانه های خود از سایر فضاهای دیجیتالی مختل شده، از فرصت استفاده کردند و این کمپرسورهایهوشمند را به روشی کاملاً جدید (هوا به عنوان یک سرویس) به فروش رساندند. به‌جای هزینه‌های سرمایه‌ای زیاد، مشتریان با پرداخت ماهیانه می‌توانند فقط هوا را با مقادیر اضافی در صورت نیاز با هزینه دریافت کنند. همانطور که این شرکت می گوید: شما به سادگی چند متر مربع از مساحت زمین را به ما می دهید و ما بقیه کار را انجام می دهیم.

نکات کلیدی:

کیزر با توانایی نظارت بر داده های عملیاتی در زمان واقعی، توانسته است یک تجارت سودآور به عنوان یک سرویس ایجاد کند. این شرکت همچنین از اطلاعات حاصل برای بهبود کیفیت محصول استفاده می کند.

• دوقلوهای دیجیتال در طول چرخه عمر محصولات ایستگاه های کمپرسور هوای هوشمند این شرکت استفاده می شوند.
• این شرکت می‌تواند داده‌های عملیاتی را در زمان واقعی نظارت کند و به تکنسین‌ها اجازه می‌دهد تا قبل از بروز مشکل در محصول مداخله کنند.
• پیشنهاد اشتراک هوای فشرده در هزینه مشتریان خود صرفه جویی می کند، در مقایسه با رویکرد سنتی تعمیر تجهیزات در فواصل زمانی منظم یا در صورت درخواست که منجر به انجام تعمیرات خیلی زود یا خیلی دیر و یا خرابی غیرضروری می‌شود.
• فناوری همزاد دیجیتال بخشی از پیکربندی اصلی، قیمت و فرآیند قیمت‌گذاری شرکت کیزر است که به شرکت اجازه می‌دهد جفت‌‌سازی محصول و خدمات سفارشی را بدون ایجاد حاشیه‌های خود ارائه دهد. شبیه‌سازی‌های مهندسی امکان تأیید فنی پیکربندی‌های مشتری، آزمایش سناریوهای مختلف برای متعادل کردن هزینه‌ها در برابر نیازهای مشتری و افزایش کارایی در قیف فروش برای این راه‌حل‌های یکباره امکان‌پذیر می‌سازد.

نمونه ششم: مزارع بادی جنرال الکتریک 

وقتی توربین بادی برای اولین بار با گرفتن نیروی برق از هوا، چرخش خود را آغاز کرد، خود توربین یک روش جدید و انقلابی برای استفاده از یک منبع انرژی پایدار و طبیعی بود. حالا، ۱۲۵ سال بعد، شرکت انرژی‌های تجدیدپذیر جنرال الکتریک (GE Renewable Energy) دوباره در حال نوآوری است و این بار تمام فرآیند را به صورت مجازی انجام می‌دهد. پروژه مزرعه بادی دیجیتال این شرکت – که به طور دقیق‌تر باید آن را به عنوان مزرعه‌های همزاد دیجیتال توصیف کرد – پروژه‌ای است که هدف آن ایجاد نسخه‌ای مشابه برای هر مزرعه به منظور بهبود طراحی و عملیات مستمر آن است.

شرکت شرکت انرژی‌های تجدیدپذیر جنرال الکتریک، که قبلاً یک شرکت چند صنعتی بود، مدتی است که در خط مقدم پذیرش دوقلوهای دیجیتال کار می‌کند و در حال سرمایه‌گذاری روی توسعه نسخه‌های دیجیتال از محصولات صنعتی بزرگ، پیچیده و گران‌قیمت خود است که اغلب برای زیرساخت‌های حیاتی ضروری هستند: موتورها جت، لوکوموتیوها و تجهیزات پزشکی. در اواسط دهه ۲۰۱۰، این شرکت هدف داشت که دارایی‌های خود را به طور کامل دیجیتالی کند تا بتواند از فروش دارایی‌های سرمایه‌بر به فروش قابلیت‌های آنها به عنوان سرویس تغییر جهت دهد (چیزی مشابه کاری که شرکت کیزر با فشرده‌سازی هوا انجام می‌دهد). این تحول در نهایت متوقف شد و واحد کسب‌وکار دیجیتال جنرال الکتریک که برای حمایت از آن ایجاد شده بود، در نهایت تعطیل شد، اما دوقلوهای دیجیتال هنوز نقش رهبری در سه شرکتی که از تقسیم شرکت شرکت انرژی‌های تجدیدپذیر جنرال الکتریک ایجاد شد، دارند و روی صنایع هواپیمایی، بهداشت و انرژی تمرکز دارند.

شرکت انرژی تجدیدپذیر جنرال اکتریک از همزاد دیجیتال برای کمک به طراحی توربین‌های کارآمدترین برای هر پد استفاده می‌کند و بهره‌برداری از مزرعه را به محض تغییر شرایط بهینه می‌کند. (این رویکرد قبلاً موفق بوده است. شرکت از هوش مصنوعی برای ساخت شبیه‌سازی توربین‌های گازی خود استفاده کرده که در پس‌زمینه کار می‌کند تا دماهای شعله و تقسیم سوخت بهینه‌ای پیدا کند که انتشار گازها و نویز الکتریکی را به حداقل برساند.)

نکات کلیدی:

شرکت انرژی تجدیدپذیر جنرال اکتریک از همزاد دیجیتال برای کمک به طراحی توربین‌های کارآمدترین برای هر پد استفاده می‌کند و بهره‌برداری از مزرعه را به محض تغییر شرایط بهینه می‌کند. (این رویکرد قبلاً موفق بوده است. شرکت از هوش مصنوعی برای ساخت شبیه‌سازی توربین‌های گازی خود استفاده کرده که در پس‌زمینه کار می‌کند تا دماهای شعله و تقسیم سوخت بهینه‌ای پیدا کند که انتشار گازها و نویز الکتریکی را به حداقل برساند.)

• هر توربین بادی سه‌پر، با محور افقی و ۲ مگاواتی با یک برنامه قدرت بادی مجهز است که می‌تواند هم عملکرد دارایی را نظارت کرده و هم آن را بهبود بخشد.
• اجرای این سخت‌افزار و نرم‌افزار به طور همزمان می‌تواند تولید انرژی را تا ۲۰% افزایش دهد و ۱۰۰ میلیون دلار درآمد اضافی در طول عمر توربین بادی فراهم کند.
• فراتر از آن، یک مدل مبتنی بر ابر از یک مزرعه بادی کامل به مهندسان این امکان را می‌دهد که پیکربندی‌های توربین را ترکیب و تطبیق دهند تا بهترین رویکرد بر اساس ویژگی‌های محل مزرعه بادی تضمین شود.
• زمانی که توربین‌های بادی در محل قرار می‌گیرند، همزاد دیجیتال داده‌ها را از شبیه واقعی آن جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل کرده و بهبودهای کارایی را پیشنهاد می‌دهد.

نمونه هفتم: دوقلوهای دیجیتال ناسا (NASA) 

بازگشت به اولین پیشگامان دوقلوهای دیجیتال، ناسا، نمونه‌ای مدرن از پیاده‌سازی آن‌ها در مقیاس وسیع ارائه می‌دهد.

قدیمی‌ترین سایت تحقیقاتی ناسا در همپتون، ویرجینیا – مرکز تحقیقاتی لانگللی که در آن شاتل‌های فضایی عظیم ساخته می‌شود – بیش از ۳۰۰ساختمان را در خود جای داده است که ۱۸۰۰ کارمند و تجهیزات مختلفی مانند تونل‌های باد و «میزهای تکان‌دهنده» صنعتی برای شبیه‌سازی ارتعاشات ورود مجدد را در بر می‌گیرد. این سایت که به دوران ابتدایی هوانوردی باز می‌گردد، اکنون نقطه مرکزی برای مجازی‌سازی دیجیتال است.

بنیان‌گذاری یک همزاد دیجیتال برای پردیس ۷۶۴ هکتاری لانگلی طی سه دهه توسط تکنولوژیست‌ها توسعه یافته است که یک سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) برای مدیریت بهتر عملیات و نگهداری ساخته‌اند. نقشه جامع مرکز تحقیقات لانگلی به هسته همزاد دیجیتال این مرکز تبدیل شده که برای مدیریت بیشتر کارهای کلیدی در مرکز تحقیقاتی، از ایمنی و پیشگیری از سیلاب تا نگهداری روزانه و پایداری استفاده می‌شود.

نشانه‌ای از دقت تیم سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS): نقشه‌برداری شامل جزئیات دقیق تاسیسات زیرزمینی است. برد بال مدیر تیم «GIS» می‌گوید. «ما تمام ویژگی‌های قابل مشاهده، تمام خدمات و تمام جاده‌هایمان را نقشه‌برداری کردیم و سپس آن را با عکاسی هوایی با وضوح بالا پشتیبانی کردیم و می‌توانیم نقشه را با عکس هوایی مقایسه کنیم و دقیقاً مشخص کنیم هر چیزی کجا قرار دارد.»

نکات کلیدی:

با افزایش اعتماد به رویکرد دوقلو‌های دیجیتال، کابردهای جدیدی بظهور خواهند کرد. نقشه‌برداری ناسا با دیجیتالی کردن نقشه‌های کاغذی شروع شد و از الگوریتم‌های بهینه‌سازی برای ارزیابی نیازهای تأسیساتی هر بخش استفاده کرد که منجر به ایجاد ابزاری برای تخصیص فضا در سال ۲۰۰۴ شد. از آن زمان، ابزارهای همزاد دیجیتال گسترش یافته‌اند.

• امروز، مدل سه‌بعدی به انواع عملکردها از یک اپلیکیشن مکان‌یاب که کارکنان نگهداری را به تجهیزات درست راهنمایی می‌کند تا تحلیل تأثیر سیلاب و برنامه‌ریزی سناریوها کمک می‌کند.
• تیم «ReVITALization» ناسا که برنامه ۲۰ ساله آژانس برای جایگزینی تأسیسات قدیمی با ساختارهای جدید و پیشرفته را مدیریت می‌کند، از نزدیک به ۵۰ اپلیکیشن مبتنی بر دوقلوهای دیجیتال برای مدیریت فضا، مدیریت دارایی‌های واقعی و برنامه‌ریزی استفاده می‌کند.
• همزاد دیجیتال حتی به ناسا کمک می‌کند تا معاملات بهتری از تأمین‌کنندگان به دست آورد، هوش تأسیسات آن برای بهبود پیشنهادات در مناقصات نگهداری و عملیات استفاده می‌شود.
• استفاده از دوقلوهای دیجیتال حتی در ناسا نیز چالش‌هایی دارد، با وجود اینکه برخی طرفداران نقشه‌های کاغذی هنوز بر استفاده از نقشه‌های رول‌شده اصرار دارند.

نمونه هشتم: دوقلوهای دیجیتال با واقعیت افزوده لاوز (Lowe’s) 

فروشگاه زنجیره‌ای لوازم خانگی لاوز (Lowe’s) در آمریکا شروع به ایجاد نسخه‌های دیجیتال از فروشگاه‌های فردی کرده است و داده‌های فضایی را با اطلاعات دیگری مانند موقعیت محصولات و تاریخچه سفارش‌ها ترکیب می‌کند. لاوز می‌گوید این دوقلوهای فروشگاهی به کارکنانش قدرت‌های فوق‌العاده برای بهینه‌سازی عملیات و محلی‌سازی برنامه‌ها می‌دهند.

در اعلام رسمی این شرکت در سپتامبر ۲۰۲۲ ، دو فروشگاه نسخه‌های کامل خود را آنلاین کرده بودند. این سیستم توسط واحدنوآوری این شرکت ساخته شده است که به بررسی فناوری‌ها و برنامه‌های جدید برای این فروشگاهی‌های زنجیره ای می‌پردازد. سیمانتینی گودبول، معاون اجرایی و مدیر ارشد دیجیتال و اطلاعات لاوز می‌گوید: «از طریق فناوری‌های نوظهور همیشه در حال تصور و آزمایش روش‌هایی برای بهبود عملیات فروشگاه‌ها و حذف موانع برای مشتریان‌مان هستیم.” این شرکت تقریباً ۱۷۰۰ فروشگاه در سطح آمریکا دارد.

ادغام داده‌های موقعیت محصول به‌صورت لحظه‌ای، همراه با استفاده از هدست‌های واقعیت افزوده برای مشاهده همزاد دیجیتال در هر نقطه از فروشگاه، نشانه‌ای از این است که کاربرد این فناوری فراتر از یک کپی ساده از یک تأسیسات فیزیکی است.

برای مثال، کار معمول خرده‌فروشی مانند تنظیم مجدد و پرکردن قفسه‌ها را در نظر بگیرید. یک کارمند فروشگاه می‌تواند از هدست واقعیت افزوده برای مشاهده نمایی از قفسه که باید به این شکل باشد استفاده کند و محصولات را طبق آن بچیند.. کارکنان همچنین می‌توانند از این پوشش واقعیت افزوده برای مشاهده کامل جعبه‌ای که جزئیات آن روی قفسه پنهان است، استفاده کنند.

نکات کلیدی:

انواع خرده فروشان همچنین فضاهای برگزاری رویدادها و ساختمان‌های چندمستأجره، می‌توانند از کار همزاد دیجیتال در فروشگاه‌های لاوز درس‌هایی در بهبود عملیات بیاموزند.

• برای بهبود عملیات، سیستم همزاد دیجیتال می‌تواند نقشه‌های حرارتی نمایش دهد که ترافیک پای مشتریان را نشان می‌دهد، فاصله بین کالاهایی که به طور مکرر با هم خریداری می‌شوند را اندازه‌گیری کند و در نتیجه پیشنهاداتی برای بهبود قرارگیری محصولات یا چیدمان طبقات فروشگاه ارائه دهد.
• کارکنان می‌توانند تغییرات پیشنهادی را قبل از اینکه در فروشگاه پیاده‌سازی کنند، ابتدا در سیستم دیجیتال آزمایش کنند. در سخنرانی در نمایشگاه انجمن خرده‌فروشی ملی (NRF) در ژانویه ۲۰۲۳، میسون شفیلد، مدیر ارشد فناوری‌های خلاقانه فروشگاه لاوز گفت که این شرکت می‌تواند به طور بالقوه هزاران شبیه‌سازی را در طول شب، در تمام فروشگاه‌ها انجام دهد. پیش از این، آزمایش‌های مشابه نیاز به برنامه‌ریزی و تحقیقاتی چند هفته‌ای یا ماهانه داشت.
• فروشگاه‌های زنجیره‌ای لاوز از پلتفرم توسعه سه‌بعدی «Omniverse» شرکت «Nvidia» برای پشتیبانی از ایجاد دوقلوهای دیجیتال استفاده می‌کند.
• این شرکت پیش‌بینی می‌کند که در آینده داده‌های جریانی و حسگرهای هوشمند اینترنت اشیاء (IoT) بیشتری را به پلتفرم خود اضافه کند، که داده‌های اضافی، موارد استفاده جدیدی را به همراه خواهد داشت.