Του Ιωάννη Σουφλή*
Τα ψηφιακά δίδυμα είναι αναπαραστάσεις με χρήση λογισμικού περιουσιακών στοιχείων / φυσικών αντικειμένων και διαδικασιών που χρησιμοποιούνται για την κατανόηση, την πρόβλεψη και τη βελτιστοποίηση της απόδοσης προκειμένου να επιτευχθούν βελτιωμένα επιχειρηματικά αποτελέσματα. Τα ψηφιακά δίδυμα αποτελούνται από τρία συστατικά: ένα μοντέλο δεδομένων, ένα σύνολο αναλυτικών στοιχείων ή αλγορίθμων και γνώσεις. Τα πλεονεκτήματα που προσφέρει η χρήση των ψηφιακών διδύμων περιλαμβάνουν μεταξύ άλλων και τα επόμενα:
Αυξημένη αξιοπιστία και διαθεσιμότητα (παρακολούθηση, προσομοίωση και έλεγχος ενός στοιχείου, μιας διαδικασίας ή ενός δικτύου ως αποτελεσματικής στρατηγικής για τη βελτίωση της απόδοσης του συστήματος, κ.λπ.)
Μειωμένη επικινδυνότητα (προστασία υγείας και ασφάλειας εργαζομένων, περιβάλλοντος και επιχειρηματικών στόχων, μείωση βλαβών και χρόνου διακοπής λειτουργίας, κ.λπ.)
Χαμηλότερο κόστος συντήρησης (πρόβλεψη προβλημάτων πριν από την εμφάνιση βλαβών, έγκαιρη παραγγελία ανταλλακτικών και προγραμματισμός επισκευών σε χρόνους που δεν την παραγωγή, κ.λπ.)
Βελτιωμένη παραγωγή (διασφάλιση ποιότητας προϊόντων με γνώση της απόδοσης του εξοπλισμού και των διαδικασιών σε πραγματικό χρόνο, άμεση δυνατότητα προσαρμογής στις απαιτήσεις παραγωγής για την ελαχιστοποίηση του αντίκτυπο0 στην αλυσίδα εφοδιασμού, κ.λπ.)
Για να δημιουργηθεί και να λειτουργήσει ένα ψηφιακό δίδυμο απαιτούνται τα εξής:
Γνώση του παρελθόντος: Χρήση ιστορικών δεδομένων για τη συσχέτιση μεταβλητών και/ή την ανάπτυξη αλγορίθμων μηχανικής εκμάθησης.
Παρακολούθηση τρεχουσών συνθηκών: Συνεχής ενημέρωση με αισθητήρες, μέσω π.χ. σύνδεσης IIoT, για ανίχνευση ανωμαλιών και βελτίωση της ακρίβειας ενός χρησιμοποιούμενου μοντέλου.
Μελλοντική πρόβλεψη: Σύνθεση δεδομένων και προσαρμογή στο γενικότερο πλαίσιο λειτουργίας, λαμβάνοντας υπόψη ιστορικά στοιχεία και στοιχεία πραγματικού χρόνου για την εκτίμηση μελλοντικών καταστάσεων.
Από τα παραπάνω γίνεται σαφές ότι τα ψηφιακά δίδυμα μπορούν να παίξουν σημαντικό ρόλο, στο πλαίσιο της 4ης Βιομηχανικής Επανάστασης, στον τομέα της μεταποίησης. Ειδικότερα η Juniper Research προβλέπει ότι ο τομέας με τη μεγαλύτερη χρήση ψηφιακών διδύμων θα είναι όντως αυτός της μεταποίησης. Συγκεκριμένα, το 34% των συνολικών δαπανών το 2021 για ψηφιακά δίδυμα θα προέλθει από τον μεταποιητικό κλάδο, ακολουθούμενο με 18% από τον τομέα της ενέργειας και τις επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας. Ωστόσο, πλην αυτών των τομέων, μεγάλες δυνατότητες εφαρμογών των ψηφιακών διδύμων υπάρχουν π.χ. και στον τομέα της ναυτιλίας, αλλά και στον τομέα της εξοικονόμησης ενέργειας και της κατασκευών στα κτίρια.
Πρέπει όμως να σημειωθεί ότι η ανάπτυξη ενός χρησιμοποιήσιμου μοντέλουψηφιακού διδύμου μπορεί να διαρκέσει μήνες και απαιτεί γνώση για το ψηφιοποιούμενο στοιχείο ή διαδικασία. Η γνώση αυτή σχετίζεται τόσο με τις φυσικές ιδιότητες του στοιχείου, όσο και με την τυπική χρήση ή το πρότυπο λειτουργίας του, οπότε απαιτείται η ύπαρξη ενός κρίσιμου όγκου ιστορικών ψηφιοποιούμενων στοιχείων. Επίσης απαιτείται η χρήση τεχνικών / τεχνολογιών αναγνώρισης προτύπων (PatternRecognition) ή αλγορίθμων μηχανικής εκμάθησης (MachineLearning). Παρόλα αυτά, όμως, η προσέγγιση αυτή μπορεί να αποβεί ιδιαίτερα χρήσιμη στη βελτίωση της αποτελεσματικότητας και της αποδοτικότητας φυσικών αντικειμένων (π.χ. μηχανών), λειτουργιών και διαδικασιών, γεγονός που την προβάλει ως άκρως σημαντική για τηνπροώθηση της 4ης Βιομηχανικής Επανάστασης στη χώρα.
*Ιωάννης Σουφλής Δρ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός
