Công nghệ bản sao kỹ thuật số là gì?
Bản sao kỹ thuật số là mô hình ảo của một đối tượng vật lý. Bản sao này trải khắp vòng đời của đối tượng và sử dụng dữ liệu theo thời gian thực từ các cảm biến trên đối tượng để mô phỏng hành vi và giám sát hoạt động. Các bản sao kỹ thuật số có thể sao chép nhiều hạng mục ngoài đời thực, từ các thiết bị đơn lẻ trong một nhà máy cho đến phiên bản lắp ráp hoàn chỉnh, chẳng hạn như tua-bin gió và thậm chí toàn bộ các thành phố. Công nghệ bản sao kỹ thuật số cho phép bạn giám sát hiệu suất của tài sản, xác định các lỗi tiềm ẩn và đưa ra quyết định sáng suốt hơn về công việc bảo trì và vòng đời.
Lợi ích của bản sao kỹ thuật số là gì?
Bản sao kỹ thuật số cung cấp cho người dùng nhiều lợi ích. Chúng ta sẽ khám phá một số lợi ích sau đây.
Cải thiện hiệu suất
Thông tin theo thời gian thực và thông tin chuyên sâu do bản sao kỹ thuật số cung cấp cho phép bạn tối ưu hóa hiệu suất của thiết bị, nhà máy hoặc cơ sở vật chất của mình. Các sự cố có thể được giải quyết khi xảy ra, đảm bảo hệ thống hoạt động đạt hiệu suất cao nhất và giảm thời gian ngừng hoạt động.
Khả năng dự đoán
Bản sao kỹ thuật số có thể cung cấp cho bạn cái nhìn trực quan và kỹ thuật số hoàn chỉnh về nhà máy sản xuất, tòa nhà thương mại hoặc cơ sở của bạn ngay cả khi những cấu trúc này được tạo thành từ hàng nghìn thiết bị. Cảm biến thông minh giám sát đầu ra của mọi thành phần, gắn cờ các sự cố hoặc lỗi khi chúng xảy ra. Bạn có thể thực hiện hành động ngay khi thấy dấu hiệu đầu tiên của vấn đề thay vì chờ đến khi thiết bị hỏng hoàn toàn.
Giám sát từ xa
Bản chất ảo của bản sao kỹ thuật số đồng nghĩa với việc bạn có thể giám sát và kiểm soát các cơ sở vật chất từ xa. Giám sát từ xa cũng tức là cần ít nhân lực để kiểm tra các thiết bị công nghiệp tiềm ẩn nguy hiểm.
Đẩy nhanh thời gian sản xuất
Bạn có thể đẩy nhanh thời gian sản xuất cho các sản phẩm và cơ sở trước khi sản xuất thực tế bằng cách xây dựng các bản sao kỹ thuật số. Bằng cách chạy các kịch bản, bạn có thể thấy cách sản phẩm hoặc cơ sở của mình phản ứng với lỗi và thực hiện các thay đổi cần thiết trước khi sản xuất thực tế.
Những ngành công nghiệp nào sử dụng công nghệ bản sao kỹ thuật số?
Một số ngành công nghiệp đang ngày càng sử dụng bản sao kỹ thuật số nhiều hơn để xây dựng các đại diện ảo cho hệ thống ngoài đời thực của mình. Sau đây là một trong số những ngành sử dụng bản sao kỹ thuật số.
Xây dựng
Các đội xây dựng tạo ra các bản sao kỹ thuật số để lập kế hoạch cho các dự án dân cư, thương mại và cơ sở hạ tầng tốt hơn, đồng thời cung cấp tình hình tiến độ theo thời gian thực của những dự án hiện tại. Các kiến trúc sư cũng sử dụng bản sao kỹ thuật số như một phần của công tác lập kế hoạch cho dự án của họ bằng cách kết hợp mô hình 3D của công trình với công nghệ bản sao kỹ thuật số. Các đơn vị quản lý công trình thương mại sử dụng bản sao kỹ thuật số để giám sát nhiệt độ trực tiếp và trước đây, tình trạng cư trú và dữ liệu chất lượng không khí trong phòng và không gian mở để cải thiện sự thoải mái cho người cư trú.
Sản xuất
Bản sao kỹ thuật số được sử dụng trong toàn bộ vòng đời sản xuất, từ thiết kế và lập kế hoạch đến bảo trì các cơ sở hiện có. Nguyên mẫu của bản sao kỹ thuật số cho phép bạn luôn giám sát thiết bị của mình và phân tích dữ liệu hiệu suất cho thấy quá trình hoạt động của một phần cụ thể hoặc toàn bộ nhà máy.
Năng lượng
Bản sao kỹ thuật số được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực năng lượng để hỗ trợ lập kế hoạch dự án chiến lược và tối ưu hóa hiệu suất cũng như vòng đời của các tài sản hiện có, chẳng hạn như công trình ngoài khơi, các cơ sở tinh chế, trang trại gió và các dự án năng lượng mặt trời.
Công nghiệp ô tô
Ngành công nghiệp ô tô sử dụng bản sao kỹ thuật số để tạo ra các mô hình kỹ thuật số của phương tiện. Bản sao kỹ thuật số có thể cung cấp cho bạn thông tin chuyên sâu về hành vi thực tế của phương tiện cũng như các mô hình phần mềm, cơ học và điện. Đây là một lĩnh vực khác mà bảo trì dự đoán có giá trị vì một bản sao kỹ thuật số có thể cảnh báo một trung tâm dịch vụ hoặc người dùng khi nó phát hiện một vấn đề với hiệu suất của thành phần.
Chăm sóc sức khỏe
Bản sao kỹ thuật số được sử dụng trong một số trường hợp của ngành chăm sóc sức khỏe. Những trường hợp này bao gồm xây dựng bản sao ảo của toàn bộ bệnh viện, những cơ sở chăm sóc sức khỏe khác, phòng xét nghiệm và cơ thể con người để lập mô hình các cơ quan và chạy mô phỏng để cho thấy bệnh nhân đáp ứng thế nào với những phương pháp điều trị cụ thể.
Có những loại bản sao kỹ thuật số nào?
Có một số loại bản sao kỹ thuật số khác nhau, có thể thường chạy cùng nhau trong cùng một hệ thống. Mặc dù một số bản sao kỹ thuật số chỉ sao chép những phần đơn lẻ của một đối tượng, tất cả những bản sao này đều đóng vai trò rất quan trọng trong việc cung cấp một dạng biểu diễn ảo. Sau đây là những loại bản sao kỹ thuật số phổ biến nhất.
Bản sao thành phần
Bản sao thành phần hay bản sao bộ phận là biểu diễn kỹ thuật số của một phần duy nhất trong toàn bộ hệ thống. Đây là những bộ phận thiết yếu cho hoạt động của một tài sản, chẳng hạn như động cơ trong tua-bin gió.
Bản sao tài sản
Trong thuật ngữ về bản sao kỹ thuật số, tài sản là hai hoặc nhiều thành phần hoạt động cùng nhau, với vai trò là một phần của hệ thống toàn diện hơn. Bản sao tài sản biểu diễn ảo cách các thành phần tương tác và tạo ra dữ liệu hiệu suất mà bạn có thể phân tích để đưa ra quyết định có đủ cơ sở thông tin.
Bản sao hệ thống
Mức độ trừu tượng cao hơn so với bản sao tài sản là bản sao hệ thống hoặc bản sao đơn vị. Bản sao hệ thống cho thấy các tài sản khác nhau hoạt động cùng nhau như thế nào, với vai trò là một phần của một hệ thống rộng lớn hơn. Công nghệ bản sao hệ thống cung cấp khả năng hiển thị cho phép bạn đưa ra quyết định về cải tiến hiệu suất hoặc hiệu quả hoạt động.
Bản sao quy trình
Bản sao quy trình cho bạn thấy môi trường kỹ thuật số của toàn bộ đối tượng và cung cấp thông tin chuyên sâu về những thành phần, tài sản và đơn vị khác nhau hoạt động cùng nhau như thế nào. Ví dụ: bản sao quy trình kỹ thuật số có thể tái tạo cách vận hành hiện thời của toàn bộ cơ sở sản xuất bằng phương thức kỹ thuật số, tập hợp tất cả các thành phần bên trong cơ sở đó.
Bản sao kỹ thuật số hoạt động như thế nào?
Bản sao kỹ thuật số hoạt động bằng cách sao chép một tài sản thực vào môi trường ảo bằng phương thức kỹ thuật số, bao gồm chức năng, tính năng và hành vi của tài sản. Biểu diễn kỹ thuật số của tài sản theo thời gian thực được tạo ra bằng các cảm biến thông minh thu thập dữ liệu từ sản phẩm. Bạn có thể sử dụng biểu diễn đó trong suốt vòng đời của một tài sản, từ kiểm thử sản phẩm ban đầu đến vận hành và ngừng sử dụng ngoài đời thực.
Bản sao kỹ thuật số sử dụng một số công nghệ để cung cấp mô hình kỹ thuật số của tài sản. Sau đây là những công nghệ trong số đó.
Internet of Things
Internet vạn vật chỉ mạng lưới tập hợp các thiết bị được kết nối và công nghệ tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động giao tiếp giữa các thiết bị với đám mây cũng như giữa các thiết bị với nhau. Nhờ sự ra đời của chip máy tính giá rẻ và công nghệ viễn thông băng thông cao, hiện nay, chúng ta có hàng tỷ thiết bị được kết nối với Internet. Bản sao kỹ thuật số dựa vào dữ liệu cảm biến IoT để truyền thông tin từ đối tượng ngoài đời thực vào đối tượng thuộc về thế giới kỹ thuật số. Dữ liệu nhập vào nền tảng phần mềm hoặc bảng điều khiển, đây là nơi bạn có thể xem dữ liệu cập nhật theo thời gian thực.
Trí tuệ nhân tạo
Trí tuệ nhân tạo (AI) là lĩnh vực khoa học máy tính chuyên giải quyết các vấn đề nhận thức thường liên quan đến trí tuệ con người, chẳng hạn như học tập, giải quyết vấn đề và nhận diện mẫu hình. Máy học (ML) là kỹ thuật AI nhằm phát triển những thuật toán và mô hình thống kê để hệ thống máy tính thực hiện các tác vụ dựa vào các mẫu hình và suy luận mà không cần hướng dẫn cụ thể. Công nghệ bản sao kỹ thuật số sử dụng các thuật toán máy học để xử lý lượng lớn dữ liệu cảm biến và xác định các mẫu hình dữ liệu. Trí tuệ nhân tạo và máy học (AI/ML) cung cấp thông tin chuyên sâu của dữ liệu về tối ưu hóa hiệu suất, bảo trì, đầu ra khí thải và hiệu quả.
Bản sao kỹ thuật số so với mô phỏng
Bản sao kỹ thuật số và mô phỏng đều là mô phỏng dựa trên mô hình ảo nhưng tồn tại một số khác biệt chính. Mô phỏng thường được sử dụng để thiết kế cũng như tối ưu hóa ngoại tuyến trong một số trường hợp. Nhà thiết kế nhập các thay đổi vào mô phỏng để quan sát kịch bản giả định nhân quả. Mặt khác, bản sao kỹ thuật số là những môi trường ảo phức tạp mà bạn có thể tương tác và cập nhật theo thời gian thực. Các bản sao kỹ thuật có quy mô và khả năng ứng dụng rộng hơn.
Ví dụ: hãy xem xét một mô phỏng xe ô tô. Một người lái xe mới có thể được trải nghiệm đào tạo chân thực, học về hoạt động của những bộ phận khác nhau của xe ô tô và đối mặt với các kịch bản khác nhau diễn ra ngoài đời thực trong khi đang lái xe ảo. Tuy nhiên, các kịch bản không được liên kết với một chiếc xe ô tô thực tế ngoài đời. Một bản sao kỹ thuật số của chiếc xe ô tô được liên kết với chiếc xe thực và nắm bắt mọi thứ về chiếc xe ô tô thực đó, chẳng hạn như số liệu thống kê hiệu suất quan trọng, các bộ phận được thay thế trong quá khứ, các sự cố có thể xảy ra theo như quan sát của cảm biến, lịch sử bảo dưỡng trước đó và nhiều thông tin khác.
AWS có thể giúp gì cho công nghệ bản sao kỹ thuật số?
AWS IoT TwinMaker giúp bạn tối ưu hóa hoạt động và hiệu năng bằng cách tạo bản sao kỹ thuật số của các hệ thống ngoài đời thực. AWS IoT TwinMaker cung cấp cho bạn các công cụ để sao chép kỹ thuật số các công trình, nhà máy, cơ sở sản xuất, dây chuyền sản xuất và thiết bị công nghiệp. Bạn có thể nhập các mô hình 3D hiện có, chẳng hạn như các tệp thiết kế được máy tính hỗ trợ (CAD) và mô hình thông tin xây dựng (BIM), vào AWS IoT TwinMaker để tạo các hình ảnh 3D trực quan hóa cho hệ thống của bạn. Với AWS IoT TwinMaker, bạn có thể thực hiện các thao tác sau:
- Tối ưu hóa hoạt động của công trình.
- Gia tăng sản lượng sản xuất.
- Cải thiện hiệu năng thiết bị.
- Tìm và giải quyết các bất thường trong quy trình.
- Giám sát và nâng cao điều kiện xây dựng.
Bắt đầu sử dụng AWS IoT TwinMaker bằng cách tạo một tài khoản AWS miễn phí ngay hôm nay.
Các dự án bản sao kỹ thuật số của AWS là gì?
AWS đang hợp tác với nhiều doanh nghiệp trong các dự án bản sao kỹ thuật số. Sau đây là những doanh nghiệp hợp tác trong số đó.
Carrier
Nhà cung cấp giải pháp về xây dựng và chuỗi cung ứng lạnh, Carrier, sử dụng AWS để nhanh chóng phát triển giải pháp kỹ thuật số của mình. Công ty này sử dụng các dịch vụ AWS IoT để phát triển nền tảng dịch vụ chung của mình là carrier.io. Carrier cũng sử dụng công nghệ của AWS để lập mô hình tài sản cũng như tạo và tích hợp bản sao kỹ thuật số để sao chép hệ thống thực ngoài đời của mình.
INVISTA
Công ty con INVISTA,của Koch Industries chuyên về các vật liệu đặc hữu được sử dụng trong một số lĩnh vực, bao gồm quần áo, xe ô tô và máy tính. INVISTA đã hợp tác với AWS để xây dựng bản sao kỹ thuật số cho các hoạt động sản xuất của mình, giúp nhân viên có cái nhìn kỹ thuật số hoàn chỉnh về tài sản và dữ liệu của công ty.
John Holland
John Holland là một trong những công ty về cơ sở hạ tầng và bất động sản tích hợp hàng đầu của Úc. Nằm trong quá trình chuyển đổi kỹ thuật số, John Holland đã có thể tạo ra các bản sao kỹ thuật số xây dựng, cung cấp cho các nhà quản lý tình hình dự án của họ theo dạng kỹ thuật số. AWS thu thập dữ liệu hoạt động để giám sát hiệu suất, giám sát môi trường, khiếu nại và dữ liệu lịch sử.
