اخبار الصناعة
0102030405
ثلاثة سوء فهم للتوائم الرقمية
2023-12-08
منذ ولادة المفهوم، في المجال الصناعي، جلب "التوأم الرقمي" قوالب نمطية صعبة المنال للموظفين بسبب عالمية سيناريوهات ومجالات التطبيق، وتنوع التقنيات المعنية والاختلافات الكبيرة في أساليب التنفيذ. 1. ما هو التوأم الرقمي؟ ما هي حالات سوء الفهم الشائعة؟ 2.كيف يمكن الاستفادة بشكل أفضل من قيمة تقنية التوأم الرقمي؟ تم تجميع محتوى هذه الورقة من الخطاب الذي ألقاه الدكتور لين شيوان، الرئيس التنفيذي لمجموعة عمل تكنولوجيا تحالف الإنترنت الصناعي الأمريكي، وفريق عمل الهندسة المعمارية وفريق عمل قابلية التشغيل البيني الرقمي المزدوج، في القمة العالمية للأتمتة والتصنيع لعام 2021 (العاشرة). 
من منظور سيناريوهات الإنتاج والتشغيل، قام الدكتور لين شيوان بتقشير الشرنقة طبقة تلو الأخرى للمساعدة في الفهم العميق لجميع نقاط المعرفة الخاصة بـ "التوأم الرقمي" بدءًا من المفهوم وحتى تطبيق التكنولوجيا. ثلاثة سوء فهم للتوائم الرقمية إن التعقيد العالي للنظام الصناعي، وتنوع وتنوع بيئة الإنتاج وظروف العمل، وتجزئة تراكم المعرفة الصناعية يزيد من صعوبة تنفيذ تطبيق التقنيات الجديدة المختلفة. ومن أجل تجنب الانعطافات، يجب على الشركات تجنب حالات سوء الفهم الشائعة هذه قبل الدخول في "مسار" التوأم الرقمي: الخرافة الأولى: عرض بيانات المحاكاة ثلاثية الأبعاد ≠ التوأم الرقمي! عندما يشير الأشخاص إلى التوائم الرقمية، غالبًا ما يفكرون بشكل مباشر في عرض محاكاة ثلاثي الأبعاد، خاصة بعض البيانات المعروضة في خلفية المحاكاة ثلاثية الأبعاد. هذا الفهم أحادي الجانب.
من منظور سيناريوهات الإنتاج والتشغيل، قام الدكتور لين شيوان بتقشير الشرنقة طبقة تلو الأخرى للمساعدة في الفهم العميق لجميع نقاط المعرفة الخاصة بـ "التوأم الرقمي" بدءًا من المفهوم وحتى تطبيق التكنولوجيا. ثلاثة سوء فهم للتوائم الرقمية إن التعقيد العالي للنظام الصناعي، وتنوع وتنوع بيئة الإنتاج وظروف العمل، وتجزئة تراكم المعرفة الصناعية يزيد من صعوبة تنفيذ تطبيق التقنيات الجديدة المختلفة. ومن أجل تجنب الانعطافات، يجب على الشركات تجنب حالات سوء الفهم الشائعة هذه قبل الدخول في "مسار" التوأم الرقمي: الخرافة الأولى: عرض بيانات المحاكاة ثلاثية الأبعاد ≠ التوأم الرقمي! عندما يشير الأشخاص إلى التوائم الرقمية، غالبًا ما يفكرون بشكل مباشر في عرض محاكاة ثلاثي الأبعاد، خاصة بعض البيانات المعروضة في خلفية المحاكاة ثلاثية الأبعاد. هذا الفهم أحادي الجانب. "يكمن الجوهر الحقيقي للتوأم الرقمي في الحساب في الوقت الفعلي تقريبًا للبيانات التي تم جمعها في موقع الإنتاج، وذلك للحصول على فهم دقيق لظروف العمل في موقع الإنتاج، وذلك لاتخاذ القرارات بما يتماشى مع الأحداث. جوهرها يكمن في البيانات والحساب."
عرض المحاكاة ثلاثي الأبعاد هو مجرد رسم خرائط للفضاء ثلاثي الأبعاد. والنتيجة هي جعل عرض البيانات أو الحالة أو الأحداث وتصفح النظام أكثر سهولة. يمكن أن يمنح الزائرين انطباعًا رائعًا من خلال عرضه على شاشة كبيرة. ومع ذلك، هذا مجرد تعبير عن واجهة الإنسان والآلة. وبدون دعم البيانات والخوارزميات الرقمية التوأم، فإن هذه العروض تكون ذات أهمية قليلة. بالطبع، إذا كان التوأم الرقمي يحتوي على بيانات غنية وخوارزميات قوية، وكان التطبيق الصناعي المقابل له وظائف قوية، فيمكن حل معظم عمليات الإنتاج والتشغيل والصيانة تلقائيًا دون تدخل يدوي، فستكون ضرورة عرض المحاكاة ثلاثي الأبعاد أيضًا تضعف. وإذا كانت هناك خوارزميات يمكنها مراقبة حالة المعدات وإنذارها وتسجيلها ومعالجتها بشكل فعال، فلن يكون لـ "الدورية الافتراضية" الحالية تأثير يذكر. بالطبع، بالإضافة إلى تلبية لوائح العملية السابقة، فإن المحاكاة ثلاثية الأبعاد، كنوع من نموذج التوأم الرقمي، تنشئ نموذجًا مرئيًا يعتمد على المعلمات المكانية الفعلية للكيانات المادية وستستمر العلاقة الطوبولوجية للفضاء، خاصة مع الواقع المعزز. للعب دور فريد في التصميم وتفكيك المعدات وتوجيه عملية الصيانة وإعادة تشغيل أحداث تشغيل المعدات المتحركة. 
الخرافة الثانية: نموذج المحاكاة التناظرية التقليدية ≠ التوأم الرقمي! تهدف المحاكاة إلى إنشاء نموذج في الكمبيوتر، وإعادة إنتاج العملية الأساسية في النظام المادي، وإجراء الحسابات التجريبية عن طريق ضبط معلمات إدخال النموذج والتحكم. يتم استخدامه لدراسة وتقييم خصائص وسلوك النظام الحالي أو التصميمي، وإيجاد تصميم ممكن أو مثالي. ويستخدم على نطاق واسع في الصناعة التحويلية. "لكن بشكل عام، تكلفة بناء النظام الفعلي مرتفعة، وبعض الاختبارات تستغرق وقتًا طويلاً أو تكون خطيرة. ومن الواضح أنها وسيلة للحصول على نتيجة مضاعفة بنصف الجهد باستخدام المحاكاة الحاسوبية." والنظام الفعلي بشكل عام معقد للغاية ومحدود بالتكنولوجيا الحالية. عند إنشاء نموذج المحاكاة، يجب تبسيط معظمها. فقط التركيز على العوامل الرئيسية، أو تجاهل العوامل الثانوية، أو محاكاة بعض جوانب النظام فقط يمكن أن يفي بمتطلبات التحقق مما إذا كانت نتائج التصميم تلبي متطلبات تصميم معينة (مثل إنتاج السلامة) في عملية التصميم، ولكن دقة الحساب ليست سهلة لتلبية متطلبات الإشراف والتحسين في عملية الإنتاج. بالإضافة إلى ذلك، تعتمد معظم برامج نماذج المحاكاة المستخدمة في عملية التصميم على البيانات المحاكاة، والتي يتم استخدامها على دفعات ولا ترتبط بالبيانات في الوقت الفعلي في موقع الإنتاج. ليس من السهل دعم حوسبة التدفق المستمر من حيث أداء الحوسبة، ومن الصعب دعم التحكم في عملية الإنتاج والتشغيل وتحسينها في التوأم الرقمي. بشكل عام، تعد المحاكاة التناظرية تقنية داعمة مهمة للتوأمة الرقمية. إن نموذج المحاكاة في عملية التصميم ما هو إلا جزء مهم من نموذج خوارزمية التوأم الرقمي، وهو لا يساوي التوأم الرقمي نفسه. الخرافة الثالثة: التوائم الرقمية ≠ "الكيمياء"! "التوأم الرقمي ليس لمسة ذهبية، بل فرصة للتحسين المستمر." تعتمد فعالية التوأمة الرقمية على مدى تعقيد المعدات أو عملية الإنتاج، وصعوبة الحكم على الوضع، والتنبؤ بالحالة أو حساب استراتيجية التحسين، واكتمال ودقة بيانات الاستشعار التي تم جمعها من الميدان للحساب. مثلما أن إدراك الناس للعالم الحقيقي يخضع لعملية تعلم مستمرة، فإن فهم التوأم الرقمي للعالم المادي يمر أيضًا بعملية تتراوح من الخام إلى الجيد. كمنهجية ونظام تكنولوجي إطاري وحتى برنامج وسيط للهندسة الرقمية لبيئة الإنتاج والتشغيل، فإن التوأم الرقمي ليس سحرًا يمكن تحقيقه بين عشية وضحاها. لا ينبغي للشركات أن تأخذ التوائم الرقمية باعتبارها تقنية اللمسة الذهبية، وتتوقع بشكل غير واقعي أن التوائم الرقمية ستحل المشكلات الصعبة في خطوة واحدة. جوهر التكنولوجيا الرقمية هو البرمجيات. في جوهرها، إنها تقنية للتحسين المستمر، في حين أن البرامج دون التحسين التكراري المستمر ليس لها أي حيوية.
الخرافة الثانية: نموذج المحاكاة التناظرية التقليدية ≠ التوأم الرقمي! تهدف المحاكاة إلى إنشاء نموذج في الكمبيوتر، وإعادة إنتاج العملية الأساسية في النظام المادي، وإجراء الحسابات التجريبية عن طريق ضبط معلمات إدخال النموذج والتحكم. يتم استخدامه لدراسة وتقييم خصائص وسلوك النظام الحالي أو التصميمي، وإيجاد تصميم ممكن أو مثالي. ويستخدم على نطاق واسع في الصناعة التحويلية. "لكن بشكل عام، تكلفة بناء النظام الفعلي مرتفعة، وبعض الاختبارات تستغرق وقتًا طويلاً أو تكون خطيرة. ومن الواضح أنها وسيلة للحصول على نتيجة مضاعفة بنصف الجهد باستخدام المحاكاة الحاسوبية." والنظام الفعلي بشكل عام معقد للغاية ومحدود بالتكنولوجيا الحالية. عند إنشاء نموذج المحاكاة، يجب تبسيط معظمها. فقط التركيز على العوامل الرئيسية، أو تجاهل العوامل الثانوية، أو محاكاة بعض جوانب النظام فقط يمكن أن يفي بمتطلبات التحقق مما إذا كانت نتائج التصميم تلبي متطلبات تصميم معينة (مثل إنتاج السلامة) في عملية التصميم، ولكن دقة الحساب ليست سهلة لتلبية متطلبات الإشراف والتحسين في عملية الإنتاج. بالإضافة إلى ذلك، تعتمد معظم برامج نماذج المحاكاة المستخدمة في عملية التصميم على البيانات المحاكاة، والتي يتم استخدامها على دفعات ولا ترتبط بالبيانات في الوقت الفعلي في موقع الإنتاج. ليس من السهل دعم حوسبة التدفق المستمر من حيث أداء الحوسبة، ومن الصعب دعم التحكم في عملية الإنتاج والتشغيل وتحسينها في التوأم الرقمي. بشكل عام، تعد المحاكاة التناظرية تقنية داعمة مهمة للتوأمة الرقمية. إن نموذج المحاكاة في عملية التصميم ما هو إلا جزء مهم من نموذج خوارزمية التوأم الرقمي، وهو لا يساوي التوأم الرقمي نفسه. الخرافة الثالثة: التوائم الرقمية ≠ "الكيمياء"! "التوأم الرقمي ليس لمسة ذهبية، بل فرصة للتحسين المستمر." تعتمد فعالية التوأمة الرقمية على مدى تعقيد المعدات أو عملية الإنتاج، وصعوبة الحكم على الوضع، والتنبؤ بالحالة أو حساب استراتيجية التحسين، واكتمال ودقة بيانات الاستشعار التي تم جمعها من الميدان للحساب. مثلما أن إدراك الناس للعالم الحقيقي يخضع لعملية تعلم مستمرة، فإن فهم التوأم الرقمي للعالم المادي يمر أيضًا بعملية تتراوح من الخام إلى الجيد. كمنهجية ونظام تكنولوجي إطاري وحتى برنامج وسيط للهندسة الرقمية لبيئة الإنتاج والتشغيل، فإن التوأم الرقمي ليس سحرًا يمكن تحقيقه بين عشية وضحاها. لا ينبغي للشركات أن تأخذ التوائم الرقمية باعتبارها تقنية اللمسة الذهبية، وتتوقع بشكل غير واقعي أن التوائم الرقمية ستحل المشكلات الصعبة في خطوة واحدة. جوهر التكنولوجيا الرقمية هو البرمجيات. في جوهرها، إنها تقنية للتحسين المستمر، في حين أن البرامج دون التحسين التكراري المستمر ليس لها أي حيوية. المعنى الحقيقي لـ "التوأم الرقمي"
"التوأم الرقمي فكرة ومنهجية للرقمنة الصناعية ونظام تقني وقدرة تقنية." 
1. كمفهوم أساسي، يتمثل جوهر التوأم الرقمي في استخدام بيانات الاستشعار والحوسبة لتحقيق الإدراك المتعمق واتخاذ القرارات الذكية للكيانات المادية، والتحكم وإدارة هذه الكيانات المادية بشكل فعال وخدمة البشرية بشكل أفضل؛ 2.كمفهوم تقني، تهدف التوأمة الرقمية إلى تحقيق رسم خرائط الكيانات المادية في الكمبيوتر، والتي تنتمي إلى مشكلة هندسة الكمبيوتر وفئة هندسة البرمجيات. لتعيين كيان مادي، من الضروري حساب حالته، مثل الحكم على الوضع، وتحليل السبب الجذري، والتنبؤ بالحالة. يمكن أن يكون هناك مجموعة متنوعة من أساليب التنفيذ. الحوسبة هي جوهر "التوأم الرقمي" في المرحلة الأولى من تطوير الكمبيوتر، لم يكن لدينا سوى لغة التجميع، والتي تمت برمجتها تقريبًا باستخدام لغة الآلة الخاصة بمعالج الكمبيوتر. لقد كانت سلسلة طويلة من التعليمات دون أي هيكل. لقد كان مستهلكًا للعقل، ويستغرق وقتًا طويلاً، وعرضة للخطأ، ويصعب التحقق منه، ولم يكن هناك إعادة استخدام. وفي وقت لاحق، قدمت اللغات عالية المستوى، مثل FORTRAN وC، المنطق وبنية البيانات، ويمكنها تنظيم التعليمات البرمجية بطريقة الوظيفة وفقًا للمهمة. نظرًا لأنه يمكن استدعاء الوظيفة في أماكن متعددة كوحدة رمز، فقد تم تحقيق إعادة استخدام الكود. ومع ذلك، تنتمي لغات البرمجة هذه إلى نموذج برمجة العمليات. بالنسبة لأنظمة البرامج واسعة النطاق، هناك العديد من الوظائف التي تحتاج إلى تحليل، وعلاقة الاتصال معقدة، وسوف تصبح صعوبة التصميم والتطوير والصيانة عالية جدًا، وستكون إعادة الاستخدام وإعادة الاستخدام صعبة، كما أن تكلفة تطوير البرمجيات و سوف تصبح الصيانة عالية جدًا.
لإنشاء توأم رقمي فعال في المجال الصناعي، نحتاج إلى الجهود المشتركة للشركاء البيئيين الصناعيين، بما في ذلك موردي التكنولوجيا الرقمية وموردي المعدات وموردي المعرفة الصناعية (مثل معاهد البحوث الصناعية ومعاهد التصميم) والشركات مثل الطرف أ لبناء و تحسين التقنيات والأنظمة. وفي هذه العملية، من المهم بشكل خاص تعزيز إعادة استخدام التوائم الرقمية في بيئة الصناعة. من المتصور أنه في سيناريو كل مؤسسة، يتم استخدام البرنامج لتوصيف ورسم خريطة للحالات والسلوكيات المميزة للمعدات وعملية الإنتاج بشكل عميق ودقيق. عتبة البناء المنفصل عالية، والتكلفة مرتفعة، والتراكم والترويج بطيء، والنتيجة مضاعفة النتيجة بنصف الجهد. نصائح: في الوقت الحاضر، لا تزال العديد من المؤسسات تستخدم آلية إدارة التنفيذ القائمة على مشروع البرمجيات التقليدية في بناء أنظمة التطبيقات الرقمية، والتي تنتمي إلى تنفيذ المشروع لمرة واحدة. بعد فوز مورد الحل بعرض التنفيذ والتسليم، لا يكون هناك عمومًا أي اعتبار أو فرصة للصيانة اللاحقة أو التحديث بعد عام واحد من الضمان. في المرة القادمة، سيكون من الصعب التراكم والتحسين. تحتاج الشركات إلى الحفاظ على علاقة تعاونية طويلة الأمد مع موردي الحلول، وتوفير الاستثمار المناسب لدعم صيانة التطبيقات البرمجية وتحسينها، وترك طريق طويل الأجل للحلول الرقمية القائمة وتجنب التداول لمرة واحدة. وفي الوقت نفسه، يمكن للمؤسسات أيضًا التفكير في استخدام منتجات الموردين الخارجيين لتجنب المشاريع غير الضرورية التي يتم بناؤها ذاتيًا. وبهذه الطريقة، يمكنهم الاستفادة من منتجات الموردين لتحقيق أقصى قدر من إعادة الاستخدام وتجميع النتائج المحسنة. إذا كان من الممكن إنشاء إطار تكنولوجيا مشاركة التوأم الرقمي وآلية تداول القيمة في الصناعة لتشجيع إعادة استخدام التوائم الرقمية، فسيؤدي ذلك إلى تقليل تكلفة بدء التشغيل، وتسريع تحسين فعاليتها وجودتها وأدائها، وتحسين التكلفة. أداء تطبيقات التوأم الرقمي. وعلى نطاق أوسع، يمكن القول بأن البرمجيات تُستخدم. عندما يحتوي تطبيق برمجي على عدد أكبر من المستخدمين، والمزيد من السيناريوهات، والمزيد من المشكلات، ستصبح وظائفه غنية وقوية، وسيتم تحسين استقراره. هذا هو نتيجة تراكم إعادة الاستخدام. هذا هو السبب في أن منتجات برامج الطرف الثالث أفضل بشكل عام من المنتجات المطورة ذاتيًا، ويرجع ذلك إلى الاختلافات في المكان (المشهد) وتراكم الوقت، وخاصة مزايا إعادة استخدام الفضاء المتقاطع. لذلك، فإن إعادة الاستخدام ليست مفيدة لموردي البرامج فحسب، بل مفيدة أيضًا لمستخدمي البرامج. 1. كمفهوم أساسي، يتمثل جوهر التوأم الرقمي في استخدام بيانات الاستشعار والحوسبة لتحقيق الإدراك المتعمق واتخاذ القرارات الذكية للكيانات المادية، والتحكم وإدارة هذه الكيانات المادية بشكل فعال وخدمة البشرية بشكل أفضل؛ 2.كمفهوم تقني، تهدف التوأمة الرقمية إلى تحقيق رسم خرائط الكيانات المادية في الكمبيوتر، والتي تنتمي إلى مشكلة هندسة الكمبيوتر وفئة هندسة البرمجيات. لتعيين كيان مادي، من الضروري حساب حالته، مثل الحكم على الوضع، وتحليل السبب الجذري، والتنبؤ بالحالة. يمكن أن يكون هناك مجموعة متنوعة من أساليب التنفيذ. الحوسبة هي جوهر "التوأم الرقمي" في المرحلة الأولى من تطوير الكمبيوتر، لم يكن لدينا سوى لغة التجميع، والتي تمت برمجتها تقريبًا باستخدام لغة الآلة الخاصة بمعالج الكمبيوتر. لقد كانت سلسلة طويلة من التعليمات دون أي هيكل. لقد كان مستهلكًا للعقل، ويستغرق وقتًا طويلاً، وعرضة للخطأ، ويصعب التحقق منه، ولم يكن هناك إعادة استخدام. وفي وقت لاحق، قدمت اللغات عالية المستوى، مثل FORTRAN وC، المنطق وبنية البيانات، ويمكنها تنظيم التعليمات البرمجية بطريقة الوظيفة وفقًا للمهمة. نظرًا لأنه يمكن استدعاء الوظيفة في أماكن متعددة كوحدة رمز، فقد تم تحقيق إعادة استخدام الكود. ومع ذلك، تنتمي لغات البرمجة هذه إلى نموذج برمجة العمليات. بالنسبة لأنظمة البرامج واسعة النطاق، هناك العديد من الوظائف التي تحتاج إلى تحليل، وعلاقة الاتصال معقدة، وسوف تصبح صعوبة التصميم والتطوير والصيانة عالية جدًا، وستكون إعادة الاستخدام وإعادة الاستخدام صعبة، كما أن تكلفة تطوير البرمجيات و سوف تصبح الصيانة عالية جدًا. في وقت لاحق، قدمت نماذج البرمجة الموجهة للكائنات، مثل Smalltalk الأقدم، ولاحقًا C ++ وJava المستخدمة على نطاق واسع، مفهوم الكائن. وفقًا لـ "الكائن" أو "الجسم المنطقي" في الحياة الواقعية في شكل كائن، يتم تغليف بياناته المميزة (السمة) ومنطق التشغيل (السلوك) في جسم الكائن كبيانات ووظيفة على التوالي.
بهذه الطريقة تجعل تصميم البرنامج أكثر انسجاما مع طريقة تفكير الناس في الحياة الواقعية. إنه لا يجعل التصميم أكثر تنظيماً فحسب، بل يعزز أيضًا إمكانية إعادة استخدام البرنامج وقابليته للصيانة، ويحسن جودة البرنامج ويقلل من تكلفة تطوير البرنامج. كمجموعة من المنهجية كمنهجية، يمكن استخدام نموذج البرمجة الشيئية (OOP) كمرجع في تصميم التوأم الرقمي. يمكن لتصميم التوأم الرقمي توسيع نموذج البرمجة الموجهة للكائنات إلى كيانات العالم المادي، وتمثيل الكيانات المادية في طريق الكائنات في البرنامج، وإنشاء كائنات برمجية مقابلة لكل كيان مادي. في التوأم الرقمي، يتم تمثيل سمات وحالات الكيانات المادية من خلال البيانات، ويتم محاكاة سلوكها من خلال نموذج الخوارزمية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لأسلوب التصميم الموجه للكائنات أن يدعم استخدام كائنات الوحدة لبناء أنظمة أكثر وأكثر تعقيدًا على طريقة كتل البناء. بدءًا من رقم المكون المزدوج، يمكنه بناء التوأم الرقمي للمعدات والوحدات وخطوط الإنتاج وورش العمل وحتى المصنع بأكمله، ليصبح التمثيل الرقمي للمصنع بأكمله. يتم إنشاء التوأم الرقمي بهذه الطريقة، مما يعكس هيكليًا سمات الكيانات المادية وحالاتها وسلوكياتها، ويحمي تعقيد الموقع، ويبسط إنشاء التطبيقات الصناعية الرقمية. كنظام الإطار الفني تقوم التوأمة الرقمية برسم خرائط للكيانات في العالم الحقيقي وتحسب حالتها، مثل الحكم على الوضع وتحليل السبب الجذري والتنبؤ بالحالة - ولهذا الغرض، لا ينبغي استخدام التوأمة الرقمية كتطبيق طرفي للمستخدمين، ولكن كتقنية داعمة تطبيق الصناعة الكيميائية الرقمية، ويمكن حتى أن يتم بناؤه كبرنامج وسيط في بنيات التطبيقات هذه. من أجل رسم خريطة لحالة المعدات وسلوكها في موقع الإنتاج، يحتاج التوأم الرقمي إلى إنشاء كائنات الصورة المقابلة في البرنامج. إذا تعلمنا من OOP، فسنحتاج إلى تعيين المعلمات المقابلة للمعدات الموجودة في التوأم الرقمي، بما في ذلك السمات والحالة والتعليمات والأنواع الأخرى. وعلى هذا الأساس، يتم ربط هذه المعلمات بالبيانات المجمعة من المعدات واحدة تلو الأخرى. إذا تغيرت معلمة تشغيل معينة للمعدات، فسوف تنعكس على التوأم الرقمي المقابل في الوقت الفعلي تقريبًا. هذه هي عملية فرز بيانات المعدات، وهي أيضًا عملية ترسيب المعرفة الصناعية في البرامج. بعد ذلك، يتم استخدام نموذج الخوارزمية لتحليل وحساب هذه البيانات ورسم خريطة لسلوك الكيانات المادية. على سبيل المثال، حدد أو توقع وضع تشغيل الجهاز، وما إذا كان ينتمي إلى خلل في التشغيل، وما إذا كان يلبي متطلبات العملية، وما إذا كان يلبي متطلبات كفاءة الطاقة، وما إلى ذلك. إذا تم تحديد الخلل، قم بتحليل السبب الجذري للمشكلة الشذوذ واستراتيجيات الحل، والتي سوف تستخدم نموذج الآلية ونموذج خوارزمية البيانات. ومع ذلك، يجب أن يأخذ الحل النهائي خصائص التشغيل وسلوك المعدات التي تم تعيينها بواسطة التوأم الرقمي كمدخلات، واتخاذ القرارات المناسبة وتنفيذها جنبًا إلى جنب مع منطق الأعمال وقواعد الإنتاج لإدارة الإنتاج والتشغيل، وخاصة المبادئ والمنهجية من الإدارة العجاف. يمكن عمومًا تحقيق هذه المنطق عن طريق التطبيق. هذا هو دور التوأم الرقمي كنظام إطاري تقني ووسيطة لهندسة التطبيقات الصناعية الرقمية: يمكنه بدء بيانات إنترنت الأشياء وربط الموقع؛ يتم استخدام التطبيق الصناعي لنقل الرؤية والمعرفة بحالة الموقع وسلوكه، ودعم اتخاذ القرار للتحكم في الموقع. خصائص ووظائف التوائم الرقمية على مستوى الإنتاج والتشغيل الرقمي، بعد أكثر من 20 عامًا من تطوير المعلومات، اعتمدت مؤسسات التصنيع برامج تصميم مختلفة وCAD في عملية تصميم المنتج والعمليات، وحققت أتمتة ومعلومات عملية إدارة الأعمال على أساس الإنتاج الآلي الأصلي. ومع ذلك، يتم استخدام معظم البرامج الصناعية في الغالب لإدارة العمليات التجارية والإنتاج المخطط له في ظل الظروف العادية. في عملية الإنتاج، يجب القيام بالكثير من العمل لتحقيق الاستفادة الكاملة من عدد كبير من بيانات المعدات في موقع الإنتاج، وتقليل معدل فشل المعدات، وتحسين الكفاءة الإجمالية للمعدات، وتحسين جودة المنتج، وتقليل الطاقة و استهلاك المواد، وضمان الامتثال لعملية الإنتاج. في هذه المرحلة، يعتمد الحكم على الإنتاج غير الطبيعي وتحليل السبب الجذري واستراتيجيات المواجهة في الغالب على خبرة التشغيل والتشغيل اليدوي. في الجولة الجديدة من التطوير الرقمي، سواء في تصميم المنتج والعملية أو في عملية الإنتاج، أصبحت كيفية استخدام البيانات من العالم المادي لإصدار حكم دقيق واتخاذ القرار الذكي والتنفيذ في الوقت المناسب محور اهتمام المؤسسات. تحتاج الشركات إلى اجتياز التشغيل التعاوني الفعال للمعدات المتعددة في المراحل الأولية والنهائية لعملية الإنتاج، ودمج مبادئ وأساليب الإدارة الهزيلة في إدارة عمليات الإنتاج الرقمي، ومتابعة التوحيد والاستقرار والتحسين المستمر لعملية الإنتاج. يمكن لولادة تكنولوجيا التوأم الرقمي الاستفادة من النسخ الافتراضي الرقمي للكيانات المادية لحل المشكلات العملية.
عندما نستخدم منهجية التوأم الرقمي لإنشاء إطار تقني جديد، من منظور التكنولوجيا التشغيلية، فإننا نأخذ المعدات ككائن رئيسي للنمذجة، ونحدد البيانات المميزة للمعدات، وننشئ نموذج خوارزمي للحكم على السلوك أو التنبؤ به من المعدات. بهذه الطريقة، يمكن لخبراء المعدات تحديد البيانات المميزة للمعدات بسهولة، ويمكن للخبراء الذين يفهمون تشغيل المعدات وعملية الإنتاج التعاون مع مهندسي الخوارزمية لإنشاء نموذج الخوارزمية، بحيث يمكن دمج الجانبين من خلال هيكل التوأم الرقمي. وبهذه الطريقة، يتم إنشاء توائم رقمية لأجهزة مختلفة، ويتم تغليف تعريفات البيانات والخوارزميات في مكونات برمجية يمكن إعادة استخدامها في مكونات إضافية متعددة. يمكن لموردي المعدات المطلعين على المعدات أو معاهد التصميم الصناعي المطلعة على العملية أيضًا إنشاء وتقديم توائم رقمية لنوع معين من المعدات أو عملية الإنتاج بشكل مستقل، ويمكنهم دعم سيناريوهات متعددة. بالإضافة إلى ذلك، يتم فصل التوأم الرقمي نفسه عن مكونات برامج الأعمال الأخرى (مثل قواعد الإنتاج أو واجهة المستخدم) في بنية البرنامج. عندما يتم تحسين الخوارزمية التكرارية للتوائم الرقمية، مثل تحسين دقة عملية حسابية معينة، فمن الضروري فقط تحديث التوائم الرقمية بشكل مستقل دون تعديل أو تغيير كود برنامج الأعمال. باختصار، باستخدام التوائم الرقمية، تتاح للمستخدمين الفرصة لبناء إطار تقني يمكنه دعم تكامل التكنولوجيا الرقمية والمعرفة الصناعية بشكل فعال، وتعزيز ترسيب المعرفة الصناعية وتراكمها وتحسينها المستمر، وتشجيع إعادة الاستخدام والمشاركة على نطاق واسع. المعرفة الصناعية البيئية. الاستفادة من "التوائم الرقمية": إعادة الاستخدام والتراكم هما المفتاح لتحقيق قيمة التوأم الرقمي، نحتاج إلى دمج التقنيات والمعرفة المتعددة، وخاصة تكامل التكنولوجيا الرقمية (IT) والمعرفة الصناعية (OT). بالنسبة للمؤسسات الصناعية، فإنها غالبًا ما تواجه معضلة ضعف موارد التكنولوجيا وضعف تراكم المعرفة. هناك العديد من العوائق التي تحول دون استخدام التوائم الرقمية وحدها لتعزيز الإنتاج الرقمي وإدارة العمليات.