يُعد النموذج التوأم الرقمي (Digital Twin – DT) بالمعنى الواسع نسخة افتراضية من كائن مادي، أو عملية، أو حتى شخص. أصبحت النماذج التوأم للأجزاء والآليات، على سبيل المثال في الهندسة الميكانيكية، معياراً تدريجياً. ولكن ماذا يحدث إذا اعتبرنا المنشأة الصناعية “كائناً مادياً”؟ يفتح هذا الباب أمام مجموعة واسعة من الاحتمالات في إدارة الإنتاج. ومع ذلك، فإن كيانات مثل وكالة ناسا (NASA) أو شركات النفط والغاز الكبرى فقط هي التي يمكنها تحمل تكلفة مثل هذا الحل. إذن، ماذا عن المنشآت التي تحتاج موضوعياً إلى نموذج توأم رقمي ولكنها تفتقر إلى الموارد الهائلة مثل ناسا؟! دعونا نستكشف بعض الحلول.

في قطاع الإنتاج، يتيح النموذج التوأم الرقمي (DT) زيادة الكفاءة التشغيلية وتحقيق وفورات كبيرة في التكاليف. بمساعدة النموذج التوأم الرقمي، يمكنك إدارة الكائن افتراضياً، ونمذجة العمليات، وإجراء التحليلات التنبؤية (Predictive Analytics)، وتنفيذ العديد من العمليات الأخرى. حالياً، تُصنف النماذج التوأم الرقمية بشكل تقليدي إلى خمس فئات من التعقيد، تتراوح من نسخة بصرية للكائن إلى نظام إدارة مؤسسي مستقل.

لقد شاركنا في تنفيذ حلول مختلفة للنماذج التوأم الرقمية (DT)، بما في ذلك نظام إدارة البيانات الهندسية (EDMS) لشركة Gazprom Neft، وحلول Bimeister، و Building X Lifecycle Twin من شركة Siemens. حالياً، تتوافق جميع هذه الحلول إلى حد ما مع الفئة الثانية/الثالثة/الرابعة من التصنيف المذكور أعلاه. لا تزال الفئة الخامسة حلماً، ولكن النماذج التوأم الرقمية التي تدير الإنتاج بنفسها ستصبح حقيقة واقعة عاجلاً أم آجلاً.

يُعد تنفيذ نظام إدارة البيانات الهندسية (EDMS) لمصافي تكرير النفط التابعة لشركة Gazprom Neft أحد أبرز المشاريع التي شاركنا فيها. يشمل هذا المشروع مجموعة واسعة من الأعمال التي قد تتردد الشركات الأصغر في الاضطلاع بها بسبب:

• ارتفاع تكاليف التنفيذ والدعم.
• طول فترة التكامل وتعقيد الاستخدام: يتطلب الحل تدريباً مستمراً للموظفين لإتقانه.

على الرغم من أن استخدام نظام EDMS يوفر بالفعل فائدة اقتصادية كبيرة، إلا أنه ليس كل شركة مستعدة حالياً لاستثمار مثل هذه الموارد من أجل مكاسب مستقبلية. هل هناك بديل؟

نموذج توأم رقمي متكامل وبسيط (Minimalistic turnkey digital twin)

هل من الممكن إنشاء نموذج توأم رقمي بطريقة أبسط: بتكلفة منخفضة وسرعة، ومع تحقيق أقصى فائدة؟ لقد قدمت لنا حالة من أحد عملائنا تلميحاً.

العميل هو مؤسسة تصميم كبيرة تستخدم المسح بالليزر على نطاق واسع لإعادة بناء منشآت الصناعة الكيميائية. لقد شاركوا سحاب النقاط (النتائج “الخام” للمسح بالليزر ثلاثي الأبعاد) مع المتخصصين التشغيليين الذين لم يفكروا في تنفيذ نموذج توأم رقمي “معقد”، لكنهم أدركوا قيمة امتلاك نموذج هندسي دقيق.

على الرغم من أن الفوائد كانت واضحة، إلا أن الاستخدام الفعال شكل تحديات. كان من الضروري إتقان الحل الجديد، وظهرت مخاوف بشأن الدعم، وملاءمة البيانات، وغيرها.

وبالتالي، توصلنا إلى فكرة إنشاء منتج يعتمد على سحاب النقاط: سريع الإنشاء والتنفيذ، وسهل التعلم، مع تحملنا مسؤولية ملء المعلومات، والصيانة، والتحديثات.

أدى هذا إلى ولادة TetraVis – وهو عارض ثلاثي الأبعاد. من خلال متصفح ويب عادي، يحصل المستخدمون على وصول إلى نموذج ثلاثي الأبعاد لمنشأة. يمكنهم إجراء القياسات الهندسية، وتعيين المهام، وتبادل البيانات مع مستخدمين آخرين، وإثراء النموذج بالمعلومات بشكل مستقل.

من يستفيد من TetraVis؟

• قسم المسح (Surveying department): يمكن للمهندسين استخدام TetraVis لقياس الكائنات لأغراض الإصلاح/إعادة البناء، والبحث عن الأرقام التسلسلية للمعدات، وغير ذلك. يلغي هذا الحاجة إلى زيارة الموقع فعلياً مع الكاميرات، والمفكرات، وأشرطة القياس، أو معدات المسح، مما يوفر الوقت والجهد.
• قسم نظم المعلومات الجغرافية (GIS department): يحتاج المتخصصون أحياناً إلى معلومات أكثر تفصيلاً حول الكائنات التي يتم تحديدها بشكل تقليدي في نظم المعلومات الجغرافية القياسية. يلبي النموذج ثلاثي الأبعاد الدقيق الذي يوفره TetraVis هذه الحاجة.
• قسم الموارد البشرية (HR department): يمكن إجراء التدريب الافتراضي للموظفين الجدد باستخدام TetraVis، مما يلغي الحاجة إلى زيارة الموقع الفعلي. يقلل هذا من وقت التدريب، ويبسط عملية تسجيل التصاريح والإذن بالدخول، ويضمن بيئة تدريب أكثر أماناً.
• الإدارة: يساعد TetraVis في تحقيق حلم النموذج التوأم الرقمي الشامل. فهو يوفر حلاً فعالاً من حيث التكلفة يمكن تطويره خصيصاً للمهام الضرورية، مما يجعله في متناول مجموعة أوسع من المنظمات.

يستغرق إنشاء وتنفيذ TetraVis أسابيع وليس سنوات، وتكلفته أقل بكثير من محطة فضاء. يفتح هذا آفاقاً لتطوير الإمكانيات للفئة الأكثر تكلفة في متناول اليد اليوم.

ما هي الخطوات التالية؟

بمجرد تنفيذ TetraVis في مؤسستك، يكون لديك مساران للتطوير متساويان في الأهمية:

• التقدم نحو تنفيذ حل أكثر شمولاً على نطاق Siemens Building X Lifecycle Twin. في هذه الحالة، يمكننا نقل جميع التطورات من TetraVis إلى الحل الجديد بسلاسة.
• إدراك الحاجة إلى تحسينات طفيفة في وظائف TetraVis لمواءمتها مع مهامك المحددة. كن مطمئناً، سنتولى هذا وأي متطلبات أخرى متعلقة بـ TetraVis. على سبيل المثال، لقد نجحنا في اختبار دمج حلنا كمكون لنظام المعلومات الجغرافية (GIS).

كيف نقوم بذلك؟

• اليوم نقوم بعمليات المسح بالليزر (تبلغ إنتاجيتنا عدة عشرات الآلاف من الأمتار المربعة يومياً)، وخلال يومين تكونون بالفعل تعملون مع البيانات، لأن جوهر محرك العرض هو سحاب النقاط (Point Cloud).
• مكان تخزين البيانات: يمكن تخزين البيانات على خادمنا، مما يسمح للعملاء بفتح الرابط ببساطة في متصفح الويب. بالنسبة للعملاء الذين لديهم متطلبات عالية لأمن البيانات، يتوفر خيار تثبيت كل شيء على الخادم الداخلي للشركة.
• الوظائف الأساسية: القياسات الهندسية، وإضافة ملاحظات لملء المعلومات (مثل الأرقام التسلسلية لوحدات المعدات) وتبادل المعلومات بين المستخدمين، بالإضافة إلى أوضاع مختلفة لتصور البيانات.
• إدارة بسيطة لإدارة المشروع، وربط المستخدمين ومنحهم الأذونات.
• تحسين وظائف البرنامج، وإضافة أجزاء جديدة من المنشأة إلى TetraVis أو تحديث المعلومات حول الأجزاء القديمة – كل هذا يتم بواسطة شركة Trimetari Consulting، بشكل مريح وسريع في تنسيق نافذة واحدة.

نحن نقدر آراءكم حول مفهوم حلول النماذج التوأم الرقمية (DT) التشغيلية هذه. نحن في انتظار أسئلتكم، ونقدكم، واقتراحاتكم للمشاريع التجريبية بفارغ الصبر. من المثير دائماً تطوير اتجاهات جديدة معاً!