Endüstri 4.0 çağında dijital ikiz teknolojisi, işletmelerin endüstriyel varlıklarını görselleştirme ve analiz etme biçimlerini dönüştürmektedir. Ayrıca işletmelere özel zorlukların üstesinden gelmeleri için daha fazla bağlam sağlamaktadır.
Dijital ikizler, çok çeşitli varlık yoğun sektörler tarafından benimsenmiştir ve ürün kalitesini ve performansını artırmak için gereken içgörülerin elde edilmesine yardımcı olmaktadır.
Küresel pazar büyüklüğünün 2022’den 2030’a kadar %39,48’lik bir büyüme ile 125,7 milyar dolara ulaşacağı tahmin edildiğinden, teknolojinin tüm alanlarda daha da büyük önem kazanması beklenmektedir.
Bulutistan hizmetlerinin detaylarına ulaşmak için tıklayınız.
Dijital İkiz Nedir?
Dijital ikiz, işletmelerin operasyonları izlemesine, tahmine dayalı bakım gerçekleştirmesine ve süreçleri iyileştirmesine yardımcı olabilecek nesnelerin, süreçlerin ve sistemlerin gerçek zamanlı temsilleridir.
Dijital ikiz teknolojisi, gerçek zamanlı olay odaklı bir uygulama ile birleştirildiğinde, önemli iş olaylarının yalnızca görselleştirilmesine değil, aynı zamanda gerçek zamanlı olarak harekete geçmesine de olanak tanır.
Dijital ikiz teknolojisi, büyük bir bina, fabrika, havaalanı veya petrol rafinerisi gibi karmaşık fiziksel ortamları dijital olarak temsil etmenin bir yoludur; bu sayede nesneleri yenilikçi yollarla izleyebilir ve kontrol edebilirsiniz.
Dijital ikizler, sel, büyük bir trafik kazası, fabrika arızası veya bir havaalanındaki şüpheli davranışlar gibi karmaşık sorunları gerçek zamanlı olarak analiz eder ve bunları ele almak için harekete geçer. Bu tür olaylara önceden hazırlanmak için güçlü simülasyonlar da çalıştırılabilir.
Tüm büyük endüstrileri kapsayan lider şirketler, fiziksel ve dijital dünyaları birbirine bağlayan gerçek zamanlı uygulamalarla desteklenen dijital ikiz teknolojisinden fayda sağlayabilir.
Dijital İkiz bir Simülasyon mu?
Dijital ikize tam olarak simülasyon denilemez. Dijital ikiz bir simülasyon olarak başlar, ancak dijital simülasyon ile dijital ikiz arasındaki fark, gerçek zamanlı güncellemelerdir.
Bir simülasyon ile mühendisler fiziksel bir varlığın simüle edilmiş bir versiyonu üzerinde test ve değerlendirmeler yapabilir. Ancak simülasyon statiktir. Başka bir deyişle, mühendis simülasyona yeni parametreler girmediği sürece simülasyon fiziksel varlığa ayak uyduramaz.
Öte yandan dijital ikiz, fiziksel varlık, süreç veya sistemden gerçek zamanlı güncellemeler alır. Bu nedenle, mühendisler tarafından yapılan testler, değerlendirmeler ve analiz çalışmaları gerçek dünya koşullarına dayanır. Dijital ikizin durumu fiziksel dünyadan yeni veriler aldıkça dinamik olarak değişir, olgunlaşır ve daha doğru ve değerli çıktılar üretir.
Dijital İkiz Teknolojisi Nasıl Çalışır?
Bir dijital ikiz üç ana unsurdan oluşur:
Geçmiş veriler – Tek tek makinelerin, genel süreçlerin ve belirli sistemlerin geçmiş performans verileri.
Mevcut veriler – Ekipman sensörlerinden gelen gerçek zamanlı veriler, üretim platform ve sistemlerinden gelen çıktılar ve dağıtım zinciri boyunca sistemlerden gelen çıktılar. Ayrıca müşteri hizmetleri ve satın alma dahil olmak üzere diğer iş birimlerindeki sistemlerden elde edilen çıktıları da içerebilir.
Gelecek veriler – Makine öğreniminin yanı sıra mühendislerden gelen girdiler.
Dijital İkiz Türleri
Sanal modeller, neyi simüle ettiklerine bağlı olarak üç kategoriye ayrılır.
Ürün ikizleri ayrı nesneleri simüle eder. Örneğin, üreticiler bir üretim hattı kurmadan önce belirli bir ürünün sanal bir prototipini kullanarak çeşitli koşullar altında nasıl performans göstereceğini ve hangi sorunların ortaya çıkabileceğini analiz eder. Bu, gerekli ayarlamaları yapmalarına ve daha verimli bir ürün tasarımı oluşturmalarına olanak tanır. Daha sonra, ürün ikizleri fiziksel dünyada ürün performansını kontrol etmek için kullanılabilir.
Süreç ikizleri süreçlerin simülasyonundan sorumludur; örneğin üretim süreçleri. Sanal bir ortamda, farklı durumlarda ne olacağını görmek için bir üretim sürecinin çeşitli senaryolarını oluşturabilirsiniz. Bu, şirketlerin en verimli üretim metodolojisini geliştirmelerine olanak tanır. İlgili her ekipman parçasına karşılık gelen ürün ikizlerini kullanarak süreci daha da optimize edebilirsiniz. Bu, şirketlerin önleyici bakım yapmasına yardımcı olarak maliyetli duruş sürelerini önler. Üretim operasyonları daha güvenli, daha hızlı ve daha verimli hale getirilir.
Sistem ikizleri tüm sistemlerin (örneğin bir fabrika) kopyalarıdır. Sistemdeki cihaz ve ürünler tarafından üretilen büyük miktarda operasyonel veriyi toplar, içgörü kazanır ve tüm süreçleri optimize etmek ve sistemin bütünlüğünü desteklemek için yeni iş ufukları yaratır.
Neden Bir Dijital İkiz Oluşturmalısınız?
Dijital ikizler fiziksel dünyanın durumunu anlamanıza, değişikliklere hızla yanıt vermenize ve iş operasyonlarını iyileştirmenize yardımcı olur. Yeni projelere para ve kaynak yatırmadan önce simülasyonlar yürütmek ve varsayımsal durumları keşfetmek için mükemmeldir. Sanal alandaki bir dijital ikiz simülasyonundan öğrenilen dersler, gerçek dünyada test etmekten daha az risk ve yatırımla fiziksel alandaki orijinal sisteme uygulanabilir ve yatırım getirisini en üst düzeye çıkarır.
Dijital ikizi oluşturmak veya güncellemek için veri toplama süreci olan gerçeklik yakalama, fiziksel ve dijital sanal dünyalar arasında köprü kurar. Dijital ikizin düzenli veya sürekli olarak güncellenmesiyle, bu sanal varlık fiziksel varlığa ayak uydurabilir ve onunla eşzamanlı olarak var olabilir. Düzenli karşılaştırmalar yaparak veya otonom algoritmalar kullanarak farklılıkları ve iyileştirme için değerli yolları bulabilirsiniz.
Dijital İkizler Nasıl Oluşturulur?
1. Veri toplama
Her şeyden önce araştırmacılar bir varlık hakkında çeşitli verileri bir araya getirmek zorundadır: fiziksel özellikler, görünüm, belirli koşullar altındaki davranış, diğer varlıklarla işbirliği ve daha fazlası.
2. Modelleme
Mühendisler, toplanan verileri ve modelleme yazılımını kullanarak, gerçek dünyadaki karşılığının tüm özelliklerini doğru bir şekilde yansıtan matematiksel bir model oluşturur. Model, tüm küçük ayrıntılar dahil olmak üzere ilgili nesneyle aynı görünüme sahiptir ve orijinal nesneyle aynı şekilde davranır. AR, sanal gerçeklik ve 3D teknolojileri görselleştirmeye yardımcı olur.
3. Entegrasyon
Son olarak, gerçek zamanlı olarak sürekli izleme sağlamak için varlığınızı dijital modeliyle entegre etmeniz gerekir. Bunu yapmak için varlık, verilerin görselleştirileceği ve analiz edileceği bir IoT platformuna iletebilen sensör ve izleme cihazlarıyla donatılır.
Özetle, mühendisler bilgisayar modelleme tekniklerini kullanarak fiziksel bir ürünün sanal bir kopyasını oluşturur. Ardından, çevrimiçi modda çeşitli verileri toplamak için sensörler nesneye bağlanır. Veriler işlenmek üzere bulut tabanlı IoT platformuna yüklenir, burada AI veya ML algoritmaları analiz eder ve olası senaryoları belirler. Böylece, çalışan bir dijital ikiz modeli elde edersiniz.
Dijital İkizler Ne Zaman Kullanılır?
Sanal kopyalar tasarım, üretim, işletme ve imha dahil olmak üzere ürün yaratımının tüm aşamalarında uygulanabilir.
Tasarım aşamasında mühendisler, olası teknik çözümleri değerlendirmek ve seçmek için geliştirilmekte olan ürün için bir bilgisayar modelinin versiyonlarını oluşturur. Ardından, dijital ikiz prototip (DTP) adı verilen ve ürün örneklerinin fiziksel versiyonlarını tanımlamak ve oluşturmak için gereken bilgileri içeren en uygun modeli seçer.
Üretim aşamasında DTP, sonucun gerekli özelliklerinin elde edilmesine yardımcı olur.
Operasyon aşamasında dijital ikiz örneği (DTI) kullanılır. Bu, ikizin yaşam döngüsü boyunca ilişkili kaldığı bir ürünün belirli bir örneğinin sanal bir kopyasıdır. Bu tür ikizler DTP temelinde oluşturulur ve ek olarak ürün üretim geçmişi, malzeme ve bileşen kullanımı, arıza istatistikleri, onarımlar, birimlerin ve montajın değiştirilmesi, kalite kontrol vb. hakkında bilgi içerir. DTI, çalışması sırasında fiziksel örneğine benzer değişikliklere uğrar.
Elden çıkarma aşamasında da DTI kullanılır.
Ayrıca bir ürün ailesinin çok sayıda dijital ikizine erişimi olan bir bilgi yönetim sistemi olan Digital Twin Aggregate (DTA) de bulunmaktadır.
Dijital İkizlerin Avantajları
Aşağıdaki listede dijital ikizin bazı avantajlarını bulabilirsiniz:
1. Kolaylaştırılmış Tasarım
Temel olarak, yeni bir ürün, çalışan bir prototip ortaya çıkmadan önce birden fazla iterasyondan geçer. Bu süreç çok pahalıdır çünkü önemli ölçüde zaman ve işgücü gerektirir. Sanal modelleme, tasarım aşamasındaki birçok sorunu ortadan kaldırır ve bu da daha sorunsuz bir prototipleme ile sonuçlanır.
2. Maliyet Düşürme
Dijital ikizler, mühendislerin tüm test ve simülasyonları sanal ortamda gerçekleştirmesine olanak tanıyarak gerçek üretim ve operasyon sırasında kusurların azaltılmasını mümkün kılar. Dijital bağlamda kusurları düzeltmek gerçek dünyadakinden çok daha kolay, ucuz ve hızlıdır. Üreticiler gelecekteki çıktıların neredeyse tüm risklerini ortadan kaldırabilir ve fiziksel nesnenin tam olarak planlandığı gibi performans göstereceğinden emin olabilir.
Teknoloji ayrıca, daha az sayıda çalışanın dahil olabilmesi nedeniyle işletmeler için de uygun maliyetli olan sürekli uzaktan bakım sağlar.
3. Azaltılmış Pazara Sunma Süresi
Her işletme pazara rakiplerinden daha hızlı ulaşmayı amaçlar. Ancak bu sorun genellikle uzun iterasyonlar ve sürekli iyileştirme ihtiyacı nedeniyle ortaya çıkar.
Şirketler dijital ikiz yardımıyla ürün veya hizmet oluşturduklarında pazara çıkış süresini kısaltabilir. Bir ürünün yaşam döngüsü, tüm iyileştirmelerin çok daha hızlı ve kolay bir şekilde yapılabildiği dijital ortamda gerçekleştirilir. Sanal bir prototip, fiziksel kopyasının gerçekte nasıl davranacağını doğrular, böylece geliştirme etkinliğini ve süresini optimize eder. Böylece, üretim başlar başlamaz piyasaya çıkabilirsiniz.
4. Tahmine Dayalı Bakım
Dijital ikiz teknolojisinin bir diğer önemli avantajı da birçok sorunu önceden çözebilmesidir. Bu özelliğe tahmine dayalı bakım adı verilir.
Dijital kopyalar, sensörler aracılığıyla çeşitli durum bilgilerini toplayarak fiziksel prototiplerinin sürekli uzaktan kontrolünü gerçekleştirir. Toplanan verilerin analizi, olası arızaların tahmin edilmesini sağlar. İnsan operatörler sorunlar hakkında raporları ve bunları zamanında ele alır. Bir yedek parça kırılmadan önce değiştirilirse, daha ciddi hasarlar önlenebilir, böylece zamandan ve paradan tasarruf sağlanır.
5. Geliştirilmiş Müşteri Deneyimi
Dijital ikizlerin yardımıyla işletmeler neredeyse tüm potansiyel sorunları önleyebilir. Böylece müşterilerinize hatasız ürün ve kusursuz hizmetler sunabilir ve müşteri deneyimini iyileştirebilirsiniz.
Dijital İkizler için Uygulamalar
Dijital ikizler için bazı temel uygulama örnekleri aşağıdaki şekildedir:
- Ekipmanların, üretim hatlarının ve tesislerin bakımı için tahmin bakımın kullanılması
- Ürünleri gerçek müşteriler veya son kullanıcılar tarafından kullanılırken gerçek zamanlı olarak izleyerek daha iyi anlamak
- Üretim süreci optimizasyonu
- Ürün izlenebilirlik süreçlerinin iyileştirilmesi
- Varsayımların test edilmesi, doğrulanması ve iyileştirilmesi
- Birbirine bağlı olmayan sistemler arasındaki entegrasyon seviyesinin artırılması
- Coğrafi konumdan bağımsız olarak ekipmanda uzaktan sorun giderme
Dijital İkizleri Kullanan Sektörler
Dijital ikizlerin pratik kullanımı, veri bilimini ve nesnelerin internetini operasyonel süreçlerine uygulayan daha fazla sektörle birlikte giderek artmaktadır.
Aşağıdaki listede dijital ikizleri kullanan önemli sektörlerin bir listesini bulabilirsiniz:
1. Üretim
Üretimde dijital ikizler, tasarım maketlerinden ürün testine ve üretim sonrası bakıma kadar üretim döngüsünün farklı aşamalarında kullanılabilir.
Teknoloji ayrıca üreticilerin tedarikçiler için gereksinimleri, spesifikasyonları ve yönergeleri (örneğin belirli bir parçanın boyutu ve şekli) tanımlamasına ve hatta müşteri tarafından talep edilen değişiklikleri üretmesine yardımcı olabilir. Ayrıca, üreticilerin olası sorunları tüm üretimi aksatmadan önce tahmin etmelerini sağlayan tahmine dayalı bakım özelliklerine sahiptir.
Dijital ikizler şimdiye kadar Unilever de dahil olmak üzere dünyaca ünlü üreticiler arasında yaygın bir popülerliğe sahip olmuştur. Brezilya’da bulunan yenilenebilir enerjili sabun tozu üretim tesisi, çamaşır tozu formülleri için yeni süreçler geliştirmek üzere yapay zeka ve makine öğreniminin yanı sıra dijital ikizleri de uygulamaktadır.
2. Sağlık Hizmetleri
Dijital ikizler sağlık alanında yüksek potansiyele sahiptir. Bir dizi dijital ikiz tıbbi uygulaması arasında ameliyat yardımı, teşhis yardımı, tüm kliniğin izlenmesi ve tıbbi cihazların tasarımı yer almaktadır. Ayrıca sanal modelleme ve simülasyon da, insanların sağlığı ve yaşamları söz konusu olduğunda çok yardımcı olabilir.
3. Enerji Sektörü
Dijital ikizler, enerji ve kamu hizmetleri alanında daha sofistike proje planlaması sağlamak ve güç üretim türbinleri, rüzgar çiftlikleri, güneş enerjisi projeleri ve diğer açık deniz tesisleri gibi çeşitli varlıkların operasyonel yeteneklerini desteklemek için kullanılmaktadır. Ayrıca enerji çıkışı, sıcaklık ve nem seviyelerini de değerlendirebilir.
Bunun da ötesinde Siemens, kamu hizmetlerine tüm BT ortamlarındaki verileri modellemek için tek bir doğruluk kaynağı sağlamayı amaçlayan bir elektrik dijital ikizini tanıtmıştır. Çözüm, tüm alanlarda şebeke simülasyonunu kolaylaştırır ve güvenilir ve güvenli elektrik sistemi planlaması, işletimi ve bakımı sağlar.
4. Akıllı Şehirler
Sanal Singapur gibi tüm şehirlerin 3D dijital ikizleri halihazırda mevcuttur. Bu sistemler, şehir yetkililerinin sosyal altyapıyı izlemek, planlamak ve iyileştirmek, lojistiği düzene sokmak, vatandaşları bilgilendirmek ve genel olarak şehir yaşamını geliştirmek için kullandıkları değerli bilgiler sağlar. Dijital ikizler, inşaat projelerinin ve ulaşım şirketlerinin süreçlerini büyük şehirlerin yoğunluğuna uydurmalarına yardımcı olur.
5. Uzay Keşfi
Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi (NASA) tüm ekipmanları önce sanal ortamda test eder. Cihazlar, dijital muadilleri gerekli tüm özellikleri karşılayana kadar fiziksel olarak üretilmez.
6. Otomotiv
Otomotiv sektörü, hem elektrikli hem de geleneksel otomobillerin yazılım, mekanik ve elektrikli bileşenlerini tasarlamak, test etmek ve sistemler arası süreçlerini kolayca doğrulamak için dijital ikiz teknolojisinden yararlanır. Dijital ikiz, IoT sensörlerini kullanarak bir aracın motor performansı, vites yönetimi ve klima verimliliği hakkında görünürlük sağlarken, bakım ihtiyaçlarını belirler ve arıza tekrarlarını analiz eder.
Bu yüzden dünyanın dört bir yanındaki otomotiv devleri, süreçlerinde dijital ikiz teknolojisini benimser. Bu otomotiv devlerinden bazıları Renault, Audi ve Mercedes’tir.
Bulutistan hizmetlerinin detaylarına ulaşmak için tıklayınız.
Dijital İkiz Teknolojisi vs Sanal Gerçeklik
Bazen dijital ikizler ve sanal gerçeklik kavramları birbirinin yerine kullanılmaktadır, ancak bu kavramları birbirinin yerine kullanmak yanlıştır.
Bu kavramlar arasındaki temel fark, sanal gerçekliğin bir VR başlığı veya başka bir donanım aracılığıyla erişilebilen ve kullanıcıların birbirleriyle etkileşime girebildiği sürükleyici bir simülasyon ortamı sunmasıdır. Öte yandan dijital ikiz teknolojisi, özelliklerini ve performansını analiz etmek için bir nesnenin veya ortamın dijital bir kopyasını oluşturur. Elde edilen içgörüler daha sonra uzmanlar tarafından varlığın çalışmasını ve yeteneklerini geliştirmek için kullanılabilir.
Bir diğer fark ise uygulama alanıdır. VR öncelikle eğlence ve oyun alanlarında kullanılırken, dijital ikizler imalat, inşaat ve otomotiv endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Bununla birlikte, AR/VR ve dijital ikiz teknolojileri bazen tamamlayıcı olabilir. Örneğin, AR fiziksel bir yüzeyin üzerinde dijital bir ikiz oluşturmaya yardımcı olabilir, böylece bir uzmanın nesneyi daha ayrıntılı olarak görmesini sağlar. VR ise teknoloji uzmanlarının dijital ikiz ortamına girmesini ve orada farklı senaryoları simüle etmesini sağlayabilir.
