ومع تقدم الصناعة بنسبة 4.0، يتزايد استخدام تكنولوجيا التوائم الرقمية في عملية الإنتاج. ويمكن للتقنيات المحاكاة والاستخدام الأمثل لعملية تصنيع المحرّكات، التي تستند إلى التوائم الرقمية، أن تحقق محاكاة دقيقة لعملية الإنتاج الفعلية، ومن ثم تحسين كفاءة الإنتاج ونوعيته. ستبحث هذه المقالة تصميم هذه التكنولوجيا.
والتقنيات الرقمية التوأم هي تكنولوجيا تجمع بين النماذج الفيزيائية وتحديث أجهزة الاستشعار والبيانات التاريخية والآنية التي تجسد الأجسام أو النظم أو العمليات الموجودة في العالم الحقيقي في العالم الافتراضي. ومن خلال تقنية التوأم الرقمية، يمكن محاكاة عملية تصنيع ققات الدارجة في الوقت الحقيقي والوصول بها إلى المستوى الأمثل.
يتألف نظام محاكاة وتحسين عملية تصنيع قداراتها المدارية، القائم على التوائم الرقمية، من العناصر التالية:
جمع البيانات وتكاملها: من خلال أجهزة الاستشعار ومعدات جمع البيانات، يجري في الوقت الحقيقي الحصول على مجموعة متنوعة من البيانات المستمدة من عملية تصنيع الدارات المدارية، بما في ذلك درجات الحرارة والضغط والتشوّهات وما إلى ذلك.
وضع نموذج توأم رقمي: بناء نموذج توأم رقمي لحديقات درادرادراجات استناداً إلى معدات وعمليات الإنتاج الفعلية، مما يؤدي إلى انعكاس عملية الإنتاج.
المحاكاة والاستخدام الأمثل: محاكاة عملية الإنتاج في الوقت الحقيقي باستخدام نماذج توأم رقمية، وتحديد الاختناقات والمشاكل في عملية الإنتاج، واقتراح الحلول المثلى.
التغذية المرتدة والضوابط: إدخال نتائج المحاكاة والاستخدام الأمثل إلى عملية الإنتاج الفعلية، مع إدخال تعديلات وضوابط آنية على عملية الإنتاج.
جمع البيانات وتكاملها: استخدام أجهزة استشعار عالية الدقة ومعدات لجمع البيانات لضمان دقة البيانات ودقتها. وفي الوقت نفسه، فإن دمج البيانات من مختلف المصادر من خلال تكامل البيانات يوفر قاعدة بيانات كاملة لوضع نماذج توأم رقمية.
وضع النماذج التوأم الرقمي: بناء نموذج توأم رقمي للمحركات المدارية باستخدام تقنيات من قبيل CAD و CAE وما إلى ذلك، استنادا إلى معدات وعمليات الإنتاج الفعلية. وينبغي أن يكون النموذج قادرا على أن يحاكي بدقة التغيرات الفيزيائية والكيميائية في عملية الإنتاج.
المحاكاة والارتقاء الأمثل: محاكاة في الوقت الحقيقي لنموذج التوائم الرقمي باستخدام تقنيات حسابية عالية الأداء. ويتم تحديد برامج الإنتاج المثلى من خلال محاكاة مختلف بارامترات العملية وظروف التشغيل. وفي الوقت نفسه، يجري الجمع بين الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي لتحقيق الاستخدام الأمثل الأمثل لعمليات الإنتاج.
التغذية المرتدة والضوابط: إدخال نتائج المحاكاة والاستخدام الأمثل إلى عملية الإنتاج الفعلية من خلال وصلة البيانات، وإدخال تعديلات على المعدات وبارامترات العمليات من خلال نظم المراقبة الآلية من أجل تحقيق الأمثل الأمثل لعملية الإنتاج ومراقبتها في الوقت الحقيقي.
تطبيق نظام محاكاة وترقية عملية تصنيع المثقفات المدارية ذات التوائم الرقمية في الإنتاج الفعلي، مع تقييم الأثر. ويجري تقييم الأثر الفعلي للنظام بمقارنة المؤشرات في الإنتاج قبل التطبيق وبعده، مثل كفاءة الإنتاج، وجودة المنتج، واستهلاك الطاقة، وما إلى ذلك. وفي الوقت نفسه، يجري تحسين النظام وتحسينه باستمرار، بالاقتران مع ممارسات الإنتاج، من أجل تحسين قابليته للاستخدام وموثوقيته في عملية الإنتاج.
ومن التطبيقات الهامة في سياق الصناعة الصناعية 4.0 تكنولوجيا محاكاة وترشيد عملية تصنيع دارات المدارية، القائمة على التوائم الرقمية. ومن خلال تطبيق هذه التكنولوجيا، يمكن تحقيق المحاكاة في الوقت الحقيقي لعملية تصنيع الدرّاجات المدارية وتحقيق الاستخدام الأمثل لها، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة الإنتاج ونوعية المنتجات. ومع التطور المستمر لتكنولوجيات التوأم الرقمي، فإن آفاق تطبيقها في مجال الإنتاج الصناعي أوسع نطاقا. وفي المستقبل، ينبغي مواصلة تعزيز البحوث وتطبيق تقنيات التوأم الرقمي من أجل تعزيز التطوير الرقمي والذكي للإنتاج الصناعي.
