Ứng dụng của bản sao số (Digital Twin) trong sản xuất công nghiệp

Bản sao số (Digital Twin) chính là một khái niệm mới trong xu hướng số hóa trên toàn cầu. Tùy theo mục tiêu và phạm vi công việc áp dụng mà bản sao số được xây dựng và áp dụng khác nhau.

Ví dụ như Bản sao số của nhà máy sản xuất, Bản sao số của dây truyền sản xuất, Bản sao số của máy công cụ… vậy Bản sao số là gì ?

Cùng Vietbay tìm hiểu những thông tin chi tiết ngay dưới đây!

Bản sao số (Digital Twin) là gì?

Xét về bản chất Bản sao số của một nhà máy hay của một máy công cụ là mô hình số (mô hình ảo của đối tượng vật lý) được thể hiện và mô tả trên môi trường số (môi trường ảo). Nó có chứa các thuộc tính tương tự như đối tượng vật lý bao gồm:

Thuộc tính hình học: được thể hiện qua hình dạng, kích thước, vị trí,…
Thuộc tính vật lý: vật liệu, nhiệt độ,…
Thuộc tính điều khiển
Thuộc tính về quy trình

Trên Bản sao số tất cả các thành phần cần quan tâm xem xét đều được mô hình hóa.

Hinh1. Ví dụ về mô hình bản sao số và mô hình thực tế

Mục đích sử dụng bản sao số

Tùy theo lĩnh vực mà bản sao số được ứng dụng với nhiều mục đích khác nhau, tuy nhiên giữa chúng có những mục tiêu chung như sau:

Trực quan hóa các đối tượng (Máy móc, dây truyền, nhà máy)

Sử dụng để trình diễn và mô tả cho khách hàng, đối tác, cho nội bộ giữa các bộ phận hoặc đào tạo vận hành dựa trên môi trường ảo mà không cần thực hiện trên môi trường vật lý. Điều này được thực hiện với nhiều lý do khác nhau chẳng hạn như: an toàn hơn, dễ dàng sao chép, thực hiện được ở bất kỳ đâu, bất kỳ lúc nào…

Thử nghiệm các kịch bản hoạt động

Thử nghiệp các kịch bản hoạt động mà không cần máy thực hoặc không ảnh hưởng đến máy thực hoặc chưa có máy thực:

Đánh giá lỗi thiết kế (Ví dụ va trạm, quá hành trình…)
Đánh giá lỗi vận hành
Đánh giá lỗi lập trình logic về quy trình
Đánh giá tiêu hao năng lượng
Đánh giá hiệu suất hoạt động của máy, của dây truyền, của toàn bộ nhà máy

Từ đó đưa ra lựa chọn kịch bản hoạt động tối ưu nhất.

Tạo môi trường hợp tác

Tạo môi trường hợp tác giữa các nhóm kỹ thuật chẳng hạn như nhóm tự động hóa, nhóm cơ khí, điện ngay từ giai đoạn thiết kế ý tưởng để rút ngắn thời gian phát triển

Hình 2. Ví dụ về bản sao số của dây truyền sản xuất tự động hóa

Lợi ích mang lại của bản sao số

Xem xét một cách trực quan máy móc, dây truyền hay toàn bộ nhà máy sản xuất trên môi trường ảo, có thể thử nghiệm nhanh các kịch bản hoạt động khác nhau ngay cả khi chưa có mô hình vật lý hoặc không làm ảnh hưởng để quá trình hoạt động sản xuất của mô hình vật lý. Từ đó có thể đưa ra các quyết định thay đổi, nâng cấp, cải tiến hay đơn cử là để chọn được kích bản tối ưu nhất để nâng cao hiệu suất và tiết kiệm thời gian chi phí.

Cải thiện mức độ an toàn

Cải thiện mức độ an toàn: việc thử nghiệm mô phỏng trên môi trường ảo nhanh hơn và an toàn hơn đối với máy móc, tránh làm hư hỏng cũng như tiết kiệm năng lượng và nhân lực do mọi thao tác thực hiện đều trên môi trường ảo.

Cải tiến thiết kế máy móc, dây truyền sản xuất hoặc layout nhà máy

Mọi kịch bản hoạt động đều thử nghiệm trước, các nhóm kỹ thuật có thể tham gia làm việc song song ngay từ giai đoạn đưa ra ý tưởng ban đầu. Điều này rút ngắn thời gian thiết kế, đưa ra quyết định tối ưu, giảm thiểu công việc lặp lại, giảm thiểu thời gian vận hành thử nghiệm trên môi trường vật lý.

Có thể xem xét, đánh giá và trình diễn mọi lúc mọi nơi mà không phụ thuộc vào mô hình vật lý, không cần phải vận chuyển.

Có thể áp dụng, hướng dẫn và đào tạo các tác vụ ngay cả khi không có mô hình vật lý để dễ dàng sắp xếp các kế hoạch cho những dự án mới, có thể mô phỏng tác vụ của con người trong nhà máy sản xuất, đánh giá công thái học, đánh giá tầm với, đánh giá mức độ an toàn.

Giải pháp xây dựng bản sao số

Vietbay hiện là đại diện phân phối của các hãng phần mềm công nghiệp hàng đầu trên thế giới như Siemens, Cgtech, Cimco, Autodesk, …các giải pháp phần mềm này phục vụ cho các mục đích thiết kế và xây dựng bản sao số của sản phẩm, của máy công nghiệp, của dây truyền sản xuất hay của toàn bộ nhà máy, chẳng hạn như