Bản sao kỹ thuật số là gì?

Các bản sao kỹ thuật số được tạo ra bằng cách nhập các mô hình khái niệm (thông qua BIM, CAD hoặc GIS) hoặc quét các thực thể vật lý trong thế giới thực để hình dung và phân tích chúng kết hợp với dữ liệu doanh nghiệp và Internet vạn vật (IoT). Một bản sao kỹ thuật số được hỗ trợ bởi công nghệ đồ họa máy tính 3D thời gian thực , cho phép tạo ra nội dung tương tác nhanh hơn khả năng nhận thức của con người, cũng có thể quản lý, sắp xếp và trình bày nhiều nguồn dữ liệu (cả thông tin và mô hình) dưới dạng hình ảnh trực quan sống động như thật và có tính tương tác .

Mô hình song sinh kỹ thuật số là những bản sao ảo mô phỏng các chuyển động, lực tác động và tương tác mà các tài sản có thể trải qua trong thế giới vật lý. Điều này cho phép người dùng tương tác với nội dung động ba chiều và phản hồi theo hành động của họ trong thời gian thực. Trong môi trường ảo này, họ có thể mô phỏng hiệu quả các điều kiện thực tế, các kịch bản giả định và bất kỳ hoàn cảnh nào có thể tưởng tượng được, đồng thời hình dung kết quả ngay lập tức trên bất kỳ nền tảng nào, bao gồm thiết bị di động, máy tính và các thiết bị thực tế tăng cường, thực tế hỗn hợp và thực tế ảo (AR/MR/VR).

Mỗi lần triển khai mô hình song sinh kỹ thuật số đều độc nhất. Việc triển khai thường diễn ra theo từng giai đoạn, mỗi giai đoạn lại có độ phức tạp và tác động đến hoạt động kinh doanh tăng dần. Mô hình song sinh kỹ thuật số có thể bao gồm từ công cụ cấu hình sản phẩm của mô hình 3D đến bản mô phỏng chính xác của một mạng lưới hoặc hệ thống rộng lớn như một thành phố, với mỗi thành phần được liên kết động với dữ liệu kỹ thuật, xây dựng, vận hành và thiết kế ảo .

Khi các nhóm từ nhiều lĩnh vực và địa điểm khác nhau thiết kế, chế tạo, xây dựng, bán hàng và cuối cùng là vận hành và bảo trì các công trình phức tạp, mô hình song sinh kỹ thuật số hỗ trợ việc ra quyết định của họ ở mọi giai đoạn của vòng đời công trình.

Khái niệm sử dụng bản sao kỹ thuật số như một phương tiện để nghiên cứu một vật thể vật lý lần đầu tiên được NASA giới thiệu vào những năm 1960. NASA đã mô phỏng các tàu vũ trụ của mình ở mặt đất để phù hợp với các hệ thống trong không gian phục vụ cho các nhiệm vụ thám hiểm. Công nghệ này đã được chứng minh một cách rõ rệt trong sứ mệnh Apollo 13. Thông qua hệ thống mô phỏng song sinh được kết nối, Trung tâm Điều khiển Nhiệm vụ đã có thể nhanh chóng điều chỉnh và sửa đổi các mô phỏng để phù hợp với điều kiện của tàu vũ trụ bị hư hỏng và tìm ra các chiến lược khắc phục sự cố để đưa các phi hành gia trở về an toàn.

Vào đầu những năm 1970, máy tính mainframe được sử dụng như những hệ thống mô phỏng kỹ thuật số để giám sát các cơ sở lớn như nhà máy điện. Vào những năm 1980, các hệ thống CAD 2D như AutoCAD xuất hiện để tạo ra các bản vẽ kỹ thuật, giúp việc thiết kế bất cứ thứ gì bằng máy tính trở nên khả thi, và nhanh chóng được hàng triệu nhà thiết kế và kỹ sư sử dụng.

Đến những năm 2000, phần mềm CAD 3D với mô hình hóa tham số và mô phỏng đã cho phép thiết kế các cụm lắp ráp phức tạp hơn theo những cách thông minh hơn, giống như một cơ sở dữ liệu về các đối tượng được kết nối với nhau. Đến giữa những năm 2010, tất cả các nhà cung cấp phần mềm CAD 3D hàng đầu đều tung ra các giải pháp kết nối đám mây, chủ yếu dành cho cộng tác và quản lý dự án, và dần dần cho thiết kế tạo sinh, mặc dù các công cụ CAD vẫn dựa trên máy tính để bàn.

Thời đại hiện nay đánh dấu sự khởi đầu của kỷ nguyên các bản sao kỹ thuật số 3D thời gian thực, vượt xa các bảng điều khiển và mô hình 3D thông thường để khai thác dữ liệu từ nhiều nguồn trên mọi thiết bị hoặc nền tảng, giúp cộng tác, trực quan hóa và ra quyết định tốt hơn.

Với việc triển khai mô hình song sinh kỹ thuật số, khách hàng ngay lập tức nhận thấy khả năng truy cập dữ liệu được cải thiện. Khi mô hình song sinh kỹ thuật số hoàn thiện hơn, các lợi ích khác bao gồm giảm chi phí bảo trì, đưa ra các quyết định thay đổi quy trình sáng suốt hơn với tiềm năng tiết kiệm lớn, và cải thiện hiệu quả bảo trì và vận hành . Việc có thiết kế tốt hơn ngay từ đầu sẽ mang lại lợi ích lâu dài cho dự án, vì 80-90% chi phí phát sinh trong quá trình sản xuất, sử dụng và bảo trì một công trình được xác định ở giai đoạn thiết kế.

Việc sử dụng mô hình song sinh kỹ thuật số trong ngành thiết kế đã cải thiện sự hợp tác và giao tiếp giữa nhiều người dùng. Khách hàng giai đoạn tiền xây dựng được trải nghiệm sự tổng hợp dữ liệu và phối hợp giữa các nhà thầu một cách liền mạch.

Việc đào tạo an toàn , đảm bảo chất lượng và kiểm soát chất lượng nhờ vào mô hình song sinh kỹ thuật số đã giúp giảm đáng kể tai nạn và sai sót trong ngành xây dựng. Khi các sáng kiến ​​mô hình song sinh kỹ thuật số được sử dụng cho công tác bảo trì và vận hành, lợi ích bao gồm tối ưu hóa hoạt động, giảm thời gian ngừng hoạt động và giảm chi phí bảo trì và nhân sự.

Khả năng tương tác với dữ liệu trong thời gian thực đang thay đổi cách mọi người đưa ra các quyết định về thiết kế, vận hành và bảo trì. Khả năng hình dung và mô phỏng các hoạt động phức tạp trong không gian 3D thời gian thực đã nâng cao cách mọi người tương tác với tài sản của họ, làm thay đổi cách thức tạo ra, xây dựng và vận hành mọi không gian vật lý và tài nguyên trên hành tinh.

Bản sao kỹ thuật số là hình ảnh trực quan được xây dựng từ các mô hình khái niệm (ví dụ: BIM, CAD hoặc GIS) hoặc bản quét của các thực thể vật lý (ví dụ: sản phẩm hoặc cơ sở sản xuất). Internet vạn vật (IoT) đề cập đến một mạng lưới các vật thể vật lý sở hữu mã định danh duy nhất (UID) và chứa công nghệ nhúng. Điều này cho phép chúng giao tiếp và tương tác với các đối tượng khác qua internet, thu thập dữ liệu thực tế và theo thời gian thực. Khi các bản sao kỹ thuật số được tích hợp với dữ liệu IoT, chúng có thể cung cấp thông tin chi tiết về hiệu suất của một tài nguyên tại các thời điểm cụ thể, giúp người dùng đánh giá các kết quả tiềm năng và lập kế hoạch giải quyết.

Nhờ khả năng truy cập vào các cảm biến và dữ liệu IoT, mô hình song sinh kỹ thuật số có thể nắm bắt được cái nhìn toàn diện về mô hình ảo để khai thác trí tuệ vận hành sâu sắc hơn. Ví dụ, một bản sao kỹ thuật số của động cơ có thể chứa thông tin về các đặc tính hiệu suất của nó và cho phép các kỹ sư chạy mô phỏng để thử nghiệm các thiết kế mới hoặc đo lường tác động của những thay đổi trong tương lai.

Mặc dù có nhiều loại bản sao kỹ thuật số khác nhau, nhưng tất cả chúng đều có một số đặc điểm chung. Chúng sử dụng các mô hình kỹ thuật số của các đối tượng và hệ thống vật lý, chứa mã định danh duy nhất (UID) để các thiết bị trên internet có thể dễ dàng nhận dạng, và cho phép giao tiếp hai chiều giữa chúng và các thiết bị IoT vật lý để trao đổi thông tin và phối hợp hành động.

Việc thu thập dữ liệu khổng lồ là một chuyện, nhưng việc sử dụng chúng một cách thông minh lại là chuyện hoàn toàn khác. Những quyết định tốt nhất được đưa ra dựa trên dữ liệu, nhưng dữ liệu của bạn chỉ tốt khi bạn có khả năng biến nó thành hiện thực để mô phỏng và dự đoán các tình huống kinh doanh.

Mọi doanh nghiệp trải qua quá trình chuyển đổi số đều có nguy cơ bị nhấn chìm trong lượng dữ liệu thô trước khi tìm ra cách xử lý và tận dụng chúng. Ngày nay, việc thu thập dữ liệu thô không còn là thách thức lớn như việc xử lý dữ liệu, lọc bỏ những phần không cần thiết, kết hợp chúng và chuyển đổi thành thông tin có ý nghĩa đối với người dùng trong bối cảnh ứng dụng của họ.

Thách thức chính là khai thác sức mạnh của thông tin. Dữ liệu doanh nghiệp và IoT bị chôn vùi trong các cơ sở dữ liệu, bảng tính và mô hình (CAD, BIM, GIS). Mô hình song sinh kỹ thuật số 3D thời gian thực có thể biến dữ liệu đó thành hiện thực.

Ngày càng nhiều sản phẩm, thiết bị, nhà máy, tòa nhà và thành phố không còn chỉ đơn thuần là những vật thể trong thế giới vật lý nữa – chúng đều có những phiên bản ảo chính xác. Ngay cả con người cũng có bản sao kỹ thuật số. Chúng ta sẽ trải nghiệm thế hệ tiếp theo của internet – và sự kết nối giữa các hệ thống, thiết bị, con người – trong metaverse thông qua 3D thời gian thực .

Metaverse đang mở ra một nền kinh tế mới với vô số cơ hội - chẳng hạn như tiếp thị 3D - cho những trải nghiệm sống động trong không gian thực tế lai và đa kỹ thuật số, cho dù đó là để quản lý việc cập nhật cơ sở vật chất hay tùy chỉnh việc mua xe.