تحولات صنعت از انقلاب صنعتی تا عصر دوقلوی دیجیتال
از ماشینهای بخار تا کارخانههای هوشمند
از زمان انقلاب صنعتی در اروپا، بهرهگیری از ماشینآلات به جای نیروی انسانی برای افزایش تولید و بهرهوری در اولویت قرار گرفت. امروز، در انقلاب صنعتی چهارم یا صنعت 4.0، هدف یکپارچهسازی مراحل توسعه محصول و نظارت کامل بر امنیت آن است.
انقلابهای صنعتی
صنعت 4.0 و کارخانههای هوشمند
در صنعت 4.0، در تمامی مراحل چرخه عمر محصول، جمعآوری دادهها برای ایجاد کارخانههای هوشمند انجام میشود. در این کارخانهها، عناصر فیزیکی با دنیای مجازی که شامل اطلاعات است، در تعامل هستند.
ویژگیهای کلیدی صنعت 4.0
- یکپارچهسازی مراحل توسعه
- نظارت کامل بر امنیت
- جمعآوری دادههای چرخه عمر
- تعامل عناصر فیزیکی و مجازی
دوقلوی دیجیتال (Digital Twin)
هر محصول یک همتای مجازی یا همان دوقلوی دیجیتال دارد که اطلاعات دقیق از چرخه عمر آن را ذخیره میکند. از زمان مطرح شدن این مفهوم توسط دکتر گریوز در دانشگاه میشیگان، تحقیقات متعددی در این زمینه صورت گرفته است.
نقشهای دوقلوی دیجیتال
- نظارتکننده
- پیشبینیکننده
- تجویزکننده
کاربردهای دوقلوی دیجیتال
پیشبینی طول عمر
مانیتورینگ سلامت تجهیزات
بهینهسازی تولید
بهبود چرخه تولید
نظارت بر داراییها
تنظیم تولید بر اساس تقاضا
کنترل از راه دور
مدیریت زنجیره تولید
آموزش مجازی
آموزش کارکنان در محیطهای مجازی
انطباق با HSE
اطمینان از رعایت مقررات ایمنی
تعمیر و نگهداری
تحقق اهداف اقتصاد دایرهای
افزایش قابلیت اعتماد
بهبود عملکرد ماشینآلات
مدیریت انرژی
بهینهسازی مصرف انرژی
طراحی محصول
ساخت هوشمند
هوش مصنوعی و یادگیری ماشین در دوقلوی دیجیتال
تحقیقات نشان میدهد که دوقلوی دیجیتال میتواند نقشهای مختلفی از نظارتکننده تا پیشبینیکننده و تجویزکننده داشته باشد. با استفاده از هوش مصنوعی و یادگیری ماشین، دوقلوی دیجیتال به یک ابزار قدرتمند برای جمعآوری، پردازش و ذخیرهسازی دادهها تبدیل شده است.
اهداف کلیدی دوقلوی دیجیتال
- پیشبینی طول عمر تجهیزات
- بهینهسازی چرخه تولید
- نظارت بر داراییها
- کنترل از راه دور
- آموزش کارکنان
- انطباق با HSE
- تعمیر و نگهداری
- مدیریت انرژی
- طراحی محصول هوشمند
مراجع
- آ. سید زاده، م. اللهی رودپشتی، ک. جمشیدی، ع. بهلولی، "مروری بر کاربردهای اینترنت اشیاء (IoT) و دوقلوی دیجیتال (DT) در صنعت فولاد،" پنجمین دوره کنفرانس بینالمللی اینترنت اشیا و کاربردها، اصفهان، 1400.
- م. اللهی رودپشتی، ک. جمشیدی، ع. بهلولی، "الگوریتم دومینوی همکاری در مدل مفهومی دوقلوی دیجیتال: روشی جدید در ارتباطات قابل اعتماد و انرژی کارآمد شبکه حسگرهای سطح بدن،" ششمین دوره کنفرانس بینالمللی اینترنت اشیا و کاربردها، مشهد، 1401.
- م. اللهی رودپشتی، ع. بهلولی، ک. جمشیدی، "فناوری دوقلوی دیجیتال پیشران صنایع ایران: پنجرهای به آینده،" انتشارات گسترش علوم پایه، 1401.
- D. Balderas, A. Ortiz, E. Méndez, P. Ponce, and A. Molina, "Empowering Digital Twin for Industry 4.0 using metaheuristic optimization algorithms: Case study PCB drilling optimization," The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 113, no. 5-6, pp. 1295–1306, 2021.