تحولات صنعت از انقلاب صنعتی تا عصر دوقلوی دیجیتال

از زمان انقلاب صنعتی در اروپا، بهره‌گیری از ماشین‌آلات به جای نیروی انسانی برای افزایش تولید و بهره‌وری در اولویت قرار گرفت. ابتدا، در پایان قرن هجدهم، از ماشین‌های بخار به‌عنوان نیروی محرکه برای کاهش هزینه‌ها و افزایش تولید استفاده شد. با پیشرفت فناوری‌های الکتریکی، انقلاب صنعتی دوم آغاز شد که هدف آن تولید انبوه با استفاده از دستگاه‌های الکتریکی بود.

انقلاب صنعتی سوم با توسعه فناوری اطلاعات و خودکارسازی فرایندها در صنایع شکل گرفت. امروز، در انقلاب صنعتی چهارم یا صنعت 4.0، هدف یکپارچه‌سازی مراحل توسعه محصول و نظارت کامل بر امنیت آن است. شکل 1 این روند را به تصویر می‌کشد.

شکل 1: اجزا و اتصالات در یک کارخانه هوشمند در صنعت 4.0

همان‌طور که در شکل 1 نشان داده شده، در تمامی مراحل چرخه عمر محصول، جمع‌آوری داده‌ها برای ایجاد کارخانه‌های هوشمند انجام می‌شود. در این کارخانه‌ها، عناصر فیزیکی با دنیای مجازی که شامل اطلاعات است، در تعامل هستند [1-4].

با این رویکرد، از تولید تا عرضه به بازار، مصرف و بازیافت، اطلاعات کامل محصول در اختیار تولیدکننده و مصرف‌کننده قرار می‌گیرد. این اطلاعات به تولیدکننده کمک می‌کند تا تولید را متناسب با نیاز بازار تنظیم کند و مصرف‌کننده می‌تواند بر کیفیت و عملکرد محصول نظارت داشته باشد. هر محصول یک همتای مجازی یا همان دوقلوی دیجیتال دارد که اطلاعات دقیق از چرخه عمر آن را ذخیره می‌کند. از زمان مطرح شدن این مفهوم توسط دکتر گریوز در دانشگاه میشیگان، تحقیقات متعددی در این زمینه صورت گرفته که اهداف زیر را دنبال می‌کنند [1-3]:

• پیش‌بینی طول عمر و مانیتورینگ سلامت تجهیزات
• بهینه‌سازی چرخه تولید
• نظارت بر دارایی‌ها و تنظیم تولید بر اساس تقاضا
• کنترل از راه دور و مدیریت زنجیره تولید
• آموزش کارکنان در محیط‌های مجازی
• اطمینان از انطباق با مقررات HSE
• تعمیر و نگهداری تجهیزات و تحقق اهداف اقتصاد دایره‌ای
• افزایش قابلیت اعتماد تجهیزات
• بهینه‌سازی عملکرد ماشین‌آلات با کاهش حرکات غیرضروری
• مدیریت انرژی
• طراحی محصول و ساخت هوشمند

تحقیقات نشان می‌دهد که دوقلوی دیجیتال می‌تواند نقش‌های مختلفی از نظارت‌کننده تا پیش‌بینی‌کننده و تجویزکننده داشته باشد. با استفاده از هوش مصنوعی و یادگیری ماشین، دوقلوی دیجیتال به یک ابزار قدرتمند برای جمع‌آوری، پردازش و ذخیره‌سازی داده‌ها تبدیل شده است [3].

مراجع:

1. آ. سید زاده، م. اللهی رودپشتی، ک. جمشیدی، ع. بهلولی، “مروری بر کاربردهای اینترنت اشیاء (IoT) و دوقلوی دیجیتال (DT) در صنعت فولاد،”پنجمین دوره کنفرانس بین‌المللی اینترنت اشیا و کاربردها،اصفهان، 1400.
2. م. اللهی رودپشتی، ک. جمشیدی، ع. بهلولی، “الگوریتم دومینوی همکاری در مدل مفهومی دوقلوی دیجیتال: روشی جدید در ارتباطات قابل اعتماد و انرژی کارآمد شبکه حسگرهای سطح بدن،”ششمین دوره کنفرانس بین‌المللی اینترنت اشیا و کاربردها، مشهد، 1401.
3. م. اللهی رودپشتی، ع. بهلولی، ک. جمشیدی، “فناوری دوقلوی دیجیتال پیشران صنایع ایران:پنجره‌ای به آینده،” انتشارات گسترش علوم پایه، 1401.
4. D. Balderas, A. Ortiz, E. Méndez, P. Ponce, and A. Molina, “Empowering Digital Twin for Industry 4.0 using metaheuristic optimization algorithms: Case study PCB drilling optimization,” The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 113, no. 5-6, pp. 1295–1306, 2021.

بازدیدها: 23