التوأم الرقمي – التصور ثلاثي الأبعاد وإدارة سلسلة التوريد الرقمية

يُعرَّف الخيط الرقمي بأنه "استخدام الأدوات والتمثيلات الرقمية للتصميم والتقييم وإدارة دورة الحياة".

تم استخدام مصطلح "الخيط الرقمي" لأول مرة في تقرير فرقة العمل المعنية بالرؤية العالمية للعلوم والتكنولوجيا التابعة للقوات الجوية الأمريكية بعنوان "الآفاق العالمية 2013".

قام سينغ وويلكوكس من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بتطوير مصطلح "الخيط الرقمي" بشكل أكبر في ورقتهم البحثية لعام 2018 بعنوان "الهندسة باستخدام الخيط الرقمي". في هذه الورقة البحثية، يُعرّف مصطلح "الخيط الرقمي" بأنه "بنية تعتمد على البيانات تربط المعلومات من جميع مراحل دورة حياة المنتج، وتهدف إلى أن تكون بمثابة منصة البيانات والاتصالات الأساسية أو المرجعية لمنتجات المؤسسة في أي وقت"

بمعنى أضيق، يُستخدم مصطلح "الخيط الرقمي" للإشارة إلى أدنى مستوى من التصميم والمواصفات لتمثيل رقمي لجسم مادي. يُعدّ الخيط الرقمي قدرةً أساسيةً في هندسة الأنظمة القائمة على النماذج (MBSE)، وهو الأساس لبناء التوأم الرقمي.

يُستخدم مصطلح "الخيط الرقمي" أيضًا لوصف إمكانية تتبع التوأم الرقمي إلى المتطلبات والأجزاء وأنظمة التحكم التي تشكل الكائن المادي.

المصنع الذكي – استخدام مفاهيم ذات صلة بالأعمال في ألمانيا – الصورة: Xpert.Digital

يُظهر الرسم البياني نتائج استطلاع رأي أُجري عام 2017 وشمل مدراء تنفيذيين في شركات صناعية ألمانية حول التقنيات المستخدمة في المصانع الذكية حاليًا ومستقبلًا. أفاد 23% من المشاركين بأنهم يستخدمون حاليًا التوأم الرقمي لمنتجاتهم في مصانعهم الذكية، بينما أشار 43% إلى أنهم يخططون لاستخدامه مستقبلًا.

وينطبق هذا أيضاً على الخدمات اللوجستية الداخلية المستقلة: فقد ذكر 17% أنهم يستخدمونها حالياً (عام 2017)، بينما يخطط 35% لتطبيقها بحلول عام 2022.

الاستخدام خلال خمس سنوات (2022)

• تحسين الموارد القائم على البيانات – 77%
• التخطيط المتكامل – 61%
• تحسين العمليات والجودة باستخدام البيانات الضخمة – 65%
• أصول الإنتاج المعيارية – 36%
• المصنع المتصل بالشبكة / المصنع المتصل – 60%
• الصيانة التنبؤية – 66%
• تصور العمليات/الأتمتة – 62%
• النسخة الرقمية للمنتج – 43%
• التوأم الرقمي للمصنع / التوأم الرقمي للمصنع – 44%
• التوأم الرقمي لمصنع الإنتاج / التوأم الرقمي لأصول الإنتاج – 39%
• أساليب الإنتاج المرنة / أساليب الإنتاج المرنة – 34%
• الخدمات اللوجستية المستقلة داخل المصنع – 35%
• نقل معايير الإنتاج – 32%
• مصنع رقمي ذاتي التشغيل بالكامل – 11%

الاستخدام اليوم (2017)

• تحسين الموارد القائم على البيانات – 52%
• التخطيط المتكامل – 32%
• تحسين العمليات والجودة باستخدام البيانات الضخمة – 30%
• أصول الإنتاج المعيارية – 29%
• المصنع المتصل بالشبكة / المصنع المتصل – 29%
• الصيانة التنبؤية – 28%
• تصور العمليات/الأتمتة – 28%
• النسخة الرقمية للمنتج – 23%
• التوأم الرقمي للمصنع / التوأم الرقمي للمصنع – 19%
• التوأم الرقمي لمصنع الإنتاج / التوأم الرقمي لأصول الإنتاج – 18%
• أساليب إنتاج مرنة / أساليب إنتاج مرنة – 18%
• الخدمات اللوجستية المستقلة داخل المصنع – 17%
• نقل معايير الإنتاج – 16%
• مصنع رقمي ذاتي التشغيل بالكامل – 5%

أُجري استطلاع رأي شمل المديرين التنفيذيين لشركات صناعية ألمانية. وكان السؤال المطروح كالتالي: "ما مدى أهمية المفاهيم التالية لشركتكم؟" ولم يُقدّم المصدر أي معلومات حول منهجية الاستطلاع أو حول الدرجات التي تتجاوز 100%.

ومن الأمثلة على كيفية استخدام التوائم الرقمية لتحسين الآلات صيانة محطات توليد الطاقة مثل التوربينات ومحركات الطائرات والقاطرات.

من الأمثلة الأخرى على التوائم الرقمية استخدام النماذج ثلاثية الأبعاد لإنشاء نسخ رقمية للأشياء المادية. يتيح ذلك عرض حالة الشيء المادي الفعلي، مما يوفر طريقة لعرض الأشياء المادية في العالم الرقمي. على سبيل المثال، إذا جمعت أجهزة الاستشعار بيانات من جهاز متصل، فيمكن استخدام بيانات الاستشعار لتحديث نسخة من حالة الجهاز كـ"توأم رقمي" في الوقت الفعلي. يُستخدم مصطلح "ظل الجهاز" أيضًا لوصف مفهوم التوأم الرقمي. يُقصد بالتوأم الرقمي أن يكون نسخة دقيقة وحديثة لخصائص وحالات الشيء المادي، بما في ذلك الشكل والموقع والإيماءات والحالة والحركة.

يمكن استخدام التوأم الرقمي أيضًا في المراقبة والتشخيص والتنبؤ لتحسين أداء الأصول واستخدامها. في هذا السياق، يمكن دمج بيانات المستشعرات مع البيانات التاريخية والخبرات البشرية وبيانات تعلم الأسطول والمحاكاة لتحسين نتائج التنبؤ. وبالتالي، يمكن لمنصات التنبؤ المعقدة والصيانة الذكية الاستفادة من التوائم الرقمية لتحديد السبب الجذري للمشاكل وتحسين الإنتاجية.

كما تم اقتراح التوائم الرقمية للمركبات ذاتية القيادة وأجهزة الاستشعار الخاصة بها، والمدمجة في محاكاة المرور والبيئة، كوسيلة للتغلب على التحديات الكبيرة في تطوير واختبار والتحقق من صحة التطبيقات في صناعة السيارات، خاصة عندما تعتمد الخوارزميات ذات الصلة على مناهج الذكاء الاصطناعي التي تتطلب مجموعات بيانات تدريب وتحقق واسعة النطاق.

تُحوَّل الأشياء المادية المصنعة إلى نماذج افتراضية وتُمثَّل كنماذج رقمية توأمية (أفاتار) مُدمجة بسلاسة ودقة في كل من الفضاء المادي والفضاء الإلكتروني. وتتفاعل الأشياء المادية والنماذج التوأمية بطريقة تعود بالنفع على الطرفين.

الديناميكيات على مستوى الصناعة

يُحدث التوأم الرقمي تحولاً جذرياً في إدارة دورة حياة المنتج (PLM) بأكملها، بدءاً من التصميم والتصنيع وصولاً إلى الخدمة والتشغيل. حالياً، تستغرق إدارة دورة حياة المنتج وقتاً طويلاً من حيث الكفاءة والتصنيع والذكاء ومراحل الخدمة واستدامة تصميم المنتج. يدمج التوأم الرقمي البيئات المادية والافتراضية للمنتج، مما يسمح للشركات بإنشاء بصمة رقمية لجميع منتجاتها، بدءاً من التصميم والتطوير وحتى نهاية دورة حياتها. بشكل عام، تتأثر الصناعات التحويلية بشكل كبير بالتوائم الرقمية. في عملية التصنيع، يُعد التوأم الرقمي نسخة افتراضية من العمليات الجارية في المصنع. تُوزع آلاف أجهزة الاستشعار في جميع أنحاء عملية التصنيع المادية، لجمع البيانات من مختلف الجوانب، مثل الظروف البيئية وسلوك الآلات والعمل المنجز. يتم نقل هذه البيانات وجمعها باستمرار بواسطة التوأم الرقمي. بفضل إنترنت الأشياء (IoT)، أصبحت التوائم الرقمية أكثر سهولة في الاستخدام، ويمكنها أن تُشكل مستقبل الصناعة التحويلية. من مزاياها للمهندسين إمكانية استخدام المنتجات المصممة افتراضياً باستخدام التوأم الرقمي في الواقع العملي. أصبحت الأساليب المتقدمة لصيانة وإدارة المنتجات والمصانع أكثر سهولة، حيث يتوفر توأم رقمي للشيء الحقيقي مع إمكانيات في الوقت الفعلي.

تُتيح التوائم الرقمية إمكانات تجارية هائلة لأنها تتنبأ بالمستقبل بدلاً من تحليل ماضي عملية التصنيع. ويُمكّن تمثيل الواقع الذي تُنشئه التوائم الرقمية المصنّعين من التطور نحو ممارسات تجارية استباقية. ويرتكز مستقبل التصنيع على الجوانب الستة التالية:

• قابلية التوسع،
• النمطية،
• المرونة
• استقلال،
• الاتصال
• والتوأم الرقمي.

مع تزايد رقمنة مراحل عملية التصنيع، تبرز فرصٌ لتحقيق إنتاجية أعلى. يبدأ هذا بالنمطية ويؤدي إلى كفاءة أكبر في نظام الإنتاج. علاوة على ذلك، تُمكّن الاستقلالية نظام الإنتاج من الاستجابة بكفاءة وذكاء للأحداث غير المتوقعة. وأخيرًا، تُكمّل تقنيات الاتصال، مثل إنترنت الأشياء، دورة الرقمنة من خلال السماح بتحسين تصميم المنتج ودورة التسويق اللاحقة لتحقيق أداء أفضل. وهذا بدوره يُسهم في زيادة رضا العملاء وولائهم إذا تمكنت المنتجات من اكتشاف المشكلة قبل حدوث العطل. ومع استمرار انخفاض تكاليف التخزين ومعالجة البيانات، تتوسع أيضًا التطبيقات المحتملة للتوائم الرقمية.

يُعدّ التوأم الرقمي ذا أهمية خاصة للصناعة، إذ يُمكن أن يمنح وجوده واستخدامه في عمليات خلق القيمة الصناعية الشركات ميزة تنافسية حاسمة. وقد تجلّى ذلك بوضوح منذ مطلع العقد الثاني من الألفية، عندما أتاح إنترنت الأشياء إنتاج منتجات رقمية متصلة بالشبكة من جميع الأنواع، إلى جانب خدمات متكاملة.

في الصناعة، تُستخدم التوائم الرقمية للمنتجات ومرافق الإنتاج والعمليات والخدمات، على سبيل المثال. بل قد توجد قبل التوأم المادي، مثل نماذج تصميم المنتجات المستقبلية. ويمكن استخدامها لتحليل وتقييم البيانات المستقاة من استخدام التوائم المادية. وتخدم هذه التوائم أغراضًا ووظائف متنوعة.

تكمن قيمتها الخاصة للصناعة في الاستغناء عن النماذج الأولية المادية والقدرة على محاكاة سلوك ووظائف وجودة النسخة الواقعية في جميع الجوانب ذات الصلة. ويمكن الاستفادة من هذه القيمة في جميع مراحل سلسلة القيمة طوال دورة حياة المنتجات والأنظمة والخدمات.

يتخذ التوأم الرقمي أشكالاً عديدة ومختلفة. على سبيل المثال، يمكن أن يستند إلى نموذج سلوكي لتطوير النظام، أو نموذج ثلاثي الأبعاد، أو نموذج وظيفي يصور بشكل واقعي وشامل الخصائص الميكانيكية والإلكترونية وغيرها من خصائص الأداء للتوأم الحقيقي أثناء عملية تصميم قائمة على النموذج.

يمكن ربط التوائم الرقمية المختلفة ببعضها البعض، مما يتيح التواصل والتفاعل المكثف مع نظيراتها المادية. ويُشار إلى هذا أيضًا باسم "الخيط الرقمي" الذي يمتد عبر دورة حياة المنتج بأكملها، وقد يتضمن معلومات إضافية ذات صلة بالمنتج. وتستفيد الشركات بشكل كبير من هذا الخيط الرقمي المتواصل، الذي يمكّنها من تحسين عمليات خلق القيمة المختلفة، واستغلال مجموعة واسعة من نماذج الأعمال الرقمية للمنتجات أو الخدمات التي تقدمها.

هندسة الإنتاج ليست سوى تطبيق واحد من بين العديد من التطبيقات الصناعية. تقوم التوائم الرقمية برسم خرائط الأنظمة طوال دورة حياتها الكاملة (التصميم، والإنشاء، والتشغيل، وإعادة التدوير). حتى خلال مرحلة التخطيط، يمكن للمهندسين استخدام نماذج المحاكاة لتحسين العمليات. وبمجرد تشغيل النظام، يمكن استخدام نماذج المحاكاة نفسها لمزيد من تحسين العمليات وتطوير الإنتاج.

في قطاعي النقل والتخزين، تعمل شركات الخدمات اللوجستية الدولية مثل DHL وUPS باستمرار على تطوير تطبيقات جديدة للتوائم الرقمية، مثل تتبع الشحنات والتحكم الذكي في المستودعات ومرافق الموانئ. كما تعمل شركات البرمجيات مثل SAP وOracle على توسيع أنظمة تخطيط موارد المؤسسات (ERP) الخاصة بها، وتقديم حلول تقنية معلومات جديدة، مثل سلاسل التوريد الرقمية لإدارة سلسلة التوريد.

يتزايد تطبيق مفهوم التوأم الرقمي في مجالات التحكم في الإنتاج والخدمات اللوجستية والمشتريات. وهذا ما يسمح بربط هذا المفهوم ارتباطاً وثيقاً بأساليب وأدوات هندسة التحكم وتكنولوجيا الأتمتة.

أصبحت التوائم الرقمية الجغرافية شائعة في ممارسات التخطيط الحضري نظرًا للاهتمام المتزايد بالتكنولوجيا الرقمية ضمن حركة المدن الذكية. غالبًا ما تُقترح هذه التوائم الرقمية على شكل منصات تفاعلية لالتقاط وعرض البيانات المكانية ثلاثية ورباعية الأبعاد في الوقت الفعلي لنمذجة البيئات الحضرية (المدن) والبيانات التي تحتويها.

تُستخدم تقنيات التصوير المرئي، مثل أنظمة الواقع المعزز، كأدوات تعاونية للتصميم والتخطيط في البيئة العمرانية، ولدمج البيانات الواردة من أجهزة الاستشعار المدمجة في المدن وخدمات واجهة برمجة التطبيقات لإنشاء توائم رقمية. فعلى سبيل المثال، يتيح الواقع المعزز عرض خرائط ومباني وبيانات الواقع المعزز على أسطح الطاولات ليتمكن متخصصو البناء من مشاهدتها بشكل تعاوني.

في قطاع البناء، تتزايد رقمنة أنشطة التخطيط والتصميم والإنشاء والتشغيل والصيانة، ويعود ذلك جزئيًا إلى تطبيق عمليات نمذجة معلومات المباني (BIM). ويُنظر إلى التوائم الرقمية للمباني كامتداد منطقي، سواء على مستوى المباني الفردية أو على المستوى الوطني. ففي المملكة المتحدة، على سبيل المثال، نشر مركز بريطانيا الرقمية المبنية مبادئ جيميني في نوفمبر 2018، والتي تحدد المبادئ الأساسية لتطوير "توأم رقمي وطني".

كان أحد أقدم الأمثلة على استخدام "التوأم الرقمي" الفعال هو ما تم تطبيقه عام 1996 أثناء إنشاء مرافق قطار هيثرو إكسبريس في مبنى الركاب رقم 1 بمطار هيثرو. قام المستشار موت ماكدونالد ورائد نمذجة معلومات المباني (BIM) جوناثان إنجرام بربط أجهزة استشعار الحركة في السد المؤقت والآبار بنموذج الكائن الرقمي لعرض الحركة داخل النموذج. كما تم إنشاء كائن حقن رقمي لمراقبة آثار ضخ الملاط في الأرض لتثبيت حركة التربة.

يُعتبر قطاع الرعاية الصحية من القطاعات التي تشهد تحولاً جذرياً بفضل تقنية التوأم الرقمي. وقد طُرح مفهوم التوأم الرقمي في مجال الرعاية الصحية، وطُبّق لأول مرة في التحليلات التنبؤية للمنتجات والأجهزة الطبية. وبفضل التوأم الرقمي، يُمكن تحسين حياة المرضى في مجالات الطب والرياضة والتعليم من خلال تبني نهج قائم على البيانات في الرعاية الصحية. وتتيح التكنولوجيا المتاحة إمكانية إنشاء نماذج شخصية للمرضى، قابلة للتحديث المستمر بناءً على البيانات الصحية ونمط الحياة المُجمّعة. وهذا بدوره يُمكن أن يُؤدي إلى إنشاء مريض افتراضي يُحدد الحالة الصحية للفرد بدقة، بدلاً من الاعتماد فقط على السجلات السابقة. علاوة على ذلك، يُتيح التوأم الرقمي مقارنة سجلات الفرد بسجلات عامة السكان لتحديد الأنماط بدقة عالية. وتتمثل الفائدة الأكبر للتوائم الرقمية في مجال الرعاية الصحية في القدرة على تخصيص الرعاية الصحية وفقاً لاستجابات كل مريض على حدة. ولن تُؤدي التوائم الرقمية إلى تعريفات أكثر دقة لصحة كل مريض فحسب، بل ستُغير أيضاً الصورة النمطية للمريض السليم. ففي السابق، كان يُعرّف "الصحة" بأنها غياب أي علامات للمرض. أما الآن، فيُمكن مقارنة المرضى "الأصحاء" ببقية السكان لتحديد الصحة الحقيقية. مع ذلك، يحمل ظهور التوائم الرقمية في مجال الرعاية الصحية بعض السلبيات. فقد تؤدي هذه التوائم إلى تفاقم عدم المساواة، إذ قد لا تكون متاحة للجميع، ما قد يزيد الفجوة بين الأغنياء والفقراء. علاوة على ذلك، تكشف التوائم الرقمية عن أنماط داخل المجتمع قد تؤدي إلى التمييز.

يكتسب مفهوم التوأم الرقمي رواجاً متزايداً في المجال الطبي، حيث يتم إنشاء تمثيل افتراضي للمريض لمحاكاة الإجراءات الطبية. يتيح ذلك للأطباء التعرف على حالة المريض بدقة قبل العلاج، وفي العمليات الجراحية، يمكن تصنيع غرسات خاصة بالمريض (مثل المفاصل الاصطناعية) مسبقاً وزرعها بدقة، مما يؤدي إلى تحسين نتائج الجراحة وتسريع التعافي.

لقد شهدت صناعة السيارات تطوراً ملحوظاً بفضل تقنية التوأم الرقمي. ويتم تطبيق هذه التقنية في قطاع السيارات من خلال الاستفادة من البيانات المتاحة لتبسيط العمليات وخفض التكاليف الإضافية. ويعمل مهندسو السيارات حالياً على تعزيز الجوانب المادية الحالية من خلال دمج إمكانيات رقمية قائمة على البرمجيات. ومن الأمثلة العملية على استخدام تقنية التوأم الرقمي في صناعة السيارات، استخدام مهندسي السيارات لهذه التقنية بالتزامن مع أدوات التحليل الخاصة بالشركة لتحليل كيفية قيادة سيارة معينة. وهذا يُمكّنهم من اقتراح ميزات جديدة للسيارة تُسهم في خفض عدد الحوادث على الطرق، وهو أمر كان من المستحيل تحقيقه سابقاً في مثل هذا الوقت القصير.

تتميز التقنيات الرقمية بخصائص معينة تميزها عن غيرها من التقنيات، وهذه الخصائص بدورها لها تبعات محددة. وتُظهر التوائم الرقمية الخصائص التالية.

الاتصال

إحدى السمات الرئيسية لتقنية التوأم الرقمي هي الاتصال. يُسهم التطور الأخير لإنترنت الأشياء (IoT) في ظهور العديد من التقنيات الجديدة، كما يُحفز هذا التطور بدوره تطوير تقنية التوأم الرقمي. تشترك هذه التقنية في العديد من الخصائص مع طبيعة إنترنت الأشياء، ولا سيما الاتصال. فهي تُمكّن بشكل أساسي من الربط بين المكون المادي ونظيره الرقمي. ويُشكل هذا الربط أساس التوأم الرقمي، الذي بدونه لا وجود لهذه التقنية. وكما ذُكر سابقًا، يتم إنشاء هذا الاتصال من خلال أجهزة استشعار مُثبتة على المنتج المادي، تقوم بجمع البيانات ودمجها ونقلها عبر تقنيات تكامل متنوعة. تُتيح تقنية التوأم الرقمي تعزيز الاتصال بين الشركات والمنتجات والعملاء. فعلى سبيل المثال، يُمكن تعزيز الاتصال بين الشركاء في سلسلة التوريد من خلال تمكينهم من الاطلاع على التوأم الرقمي لمنتج أو أصل ما. وبذلك، يُمكنهم التحقق من حالة ذلك المنتج ببساطة عن طريق الوصول إلى التوأم الرقمي.

ويمكن أيضاً زيادة التواصل مع العملاء.

يشير مصطلح "تقديم الخدمات" إلى العملية التي تضيف من خلالها الشركات قيمة إلى منتجاتها الأساسية عبر تقديم خدمات إضافية. في حالة المحركات، يُعد تصنيع المحرك المنتج الأساسي لهذه المؤسسة، والتي بدورها تقدم قيمة مضافة من خلال توفير خدمة فحص وصيانة المحرك.

خدمة

يُعدّ مفهوم "تقديم الخدمات" ابتكاراً في نموذج الأعمال ذي صلة بالشركات الصناعية، ويشير إلى تحوّل محفظة منتجاتها الحالية من التركيز على السلع المادية فقط إلى مزيج من السلع والخدمات. وبذلك، يعكس هذا المفهوم التوجه الاقتصادي العام نحو مجتمع قائم على الخدمات على مستوى الشركات.

توجد أمثلة على تقديم الخدمات منذ أكثر من مئة عام. إلا أن هذا الموضوع اكتسب أهمية متزايدة خلال العشرين عامًا الماضية، إذ ترى الشركات في الدول ذات الأجور المرتفعة، كألمانيا، في تقديم الخدمات وسيلةً لحماية نفسها من المنافسة من الدول ذات الأجور المنخفضة، وذلك نتيجةً للعولمة. وفي الأوساط الأكاديمية، رسّخ تقديم الخدمات مكانته كموضوع بحثي مستقل بفضل مقال بحثي من تأليف ساندرا فاندرميروي وخوان رادا.

التجانس

يمكن تعريف التوائم الرقمية بأنها تقنية رقمية تُعدّ نتيجةً وعاملاً مساعداً في آنٍ واحد لتوحيد البيانات. فبما أنه يُمكن الآن تخزين أي نوع من المعلومات أو المحتوى ونقله بنفس الشكل الرقمي، يُمكن إنشاء تمثيل افتراضي للمنتج (على شكل توأم رقمي)، ما يُفصل المعلومات عن شكلها المادي. وقد أتاح توحيد البيانات وفصل المعلومات عن المنتج المادي ظهور التوائم الرقمية. كما تُتيح التوائم الرقمية تخزين كميات متزايدة من المعلومات حول المنتجات المادية رقمياً وفصلها عن المنتج نفسه.

مع تزايد رقمنة البيانات، أصبح بالإمكان نقلها وتخزينها ومعالجتها بسرعة وبتكلفة منخفضة. ووفقًا لقانون مور، ستستمر القدرة الحاسوبية في النمو بشكل متسارع خلال السنوات القادمة، بينما ستنخفض تكلفة معالجة البيانات بشكل ملحوظ. وهذا بدوره سيؤدي إلى انخفاض التكاليف الحدية لتطوير التوائم الرقمية، ويجعل اختبار المشكلات والتنبؤ بها وحلها باستخدام التمثيلات الافتراضية أرخص بكثير من اختبارها على نماذج مادية وانتظار تعطل المنتجات المادية قبل اتخاذ أي إجراء.

من النتائج الأخرى لتوحيد المعلومات وفصلها تقارب تجربة المستخدم. فمع رقمنة المعلومات المستقاة من الأشياء المادية، يمكن لقطعة واحدة أن توفر إمكانيات جديدة متعددة. تتيح تقنية التوأم الرقمي مشاركة معلومات تفصيلية حول جسم مادي مع عدد أكبر من الجهات الفاعلة، بغض النظر عن الموقع أو الزمان. في ورقته البحثية حول تقنية التوأم الرقمي في الصناعة التحويلية، يشير مايكل غريفز إلى ما يلي فيما يتعلق بنتائج التوحيد الذي تتيحه التوائم الرقمية:

في الماضي، كانت مكاتب مديري المصانع تطل على المصنع، مما يتيح لهم الاطلاع على سير العمل في أرضية الإنتاج. أما مع التوأم الرقمي، فلا يقتصر الأمر على مدير المصنع فحسب، بل يمكن لكل من يشارك في إنتاج المصنع أن يتمتع بنفس الرؤية الافتراضية، ليس فقط لمصنع واحد، بل لجميع المصانع حول العالم.

قابل لإعادة البرمجة وذكي

كما ذكرنا سابقًا، يتيح التوأم الرقمي إعادة برمجة المنتج المادي بطريقة محددة. علاوة على ذلك، يمكن إعادة برمجة التوأم الرقمي تلقائيًا باستخدام أجهزة الاستشعار الموجودة على المنتج المادي، وتقنيات الذكاء الاصطناعي، والتحليلات التنبؤية. ومن نتائج هذه القابلية لإعادة البرمجة ظهور وظائف جديدة. فبالعودة إلى مثال المحرك، يمكن استخدام التوائم الرقمية لجمع بيانات حول أداء المحرك، وإذا لزم الأمر، تعديل المحرك وإنشاء نسخة أحدث من المنتج. ويمكن اعتبار تقديم الخدمات أيضًا نتيجةً لقابلية إعادة البرمجة. إذ يمكن للمصنعين أن يكونوا مسؤولين عن مراقبة التوأم الرقمي، وإجراء التعديلات، أو إعادة برمجته حسب الحاجة، ويمكنهم تقديم هذه الخدمة كخدمة إضافية.

الآثار الرقمية

من الخصائص الأخرى لتقنيات التوأم الرقمي أنها تترك آثارًا رقمية. يمكن للمهندسين استخدام هذه الآثار، على سبيل المثال، للتحقق من سجل التوأم الرقمي في حال حدوث عطل في الآلة، وذلك لتحديد مصدر المشكلة. وفي المستقبل، يمكن لمصنعي هذه الآلات أيضًا استخدام هذه التشخيصات لتحسين تصاميمهم، وبالتالي تقليل تكرار الأعطال نفسها.

نمطية التصميم

في سياق الصناعة التحويلية، يمكن تعريف النمطية بأنها تصميم المنتجات ووحدات الإنتاج وتكييفها. بإضافة النمطية إلى نماذج التصنيع، يكتسب المصنّعون القدرة على تحسين النماذج والآلات. تُمكّن تقنية التوأم الرقمي المصنّعين من تتبع الآلات قيد الاستخدام وتحديد المجالات المحتملة للتحسين. باستخدام الآلات النمطية، يمكن للمصنّعين استخدام تقنية التوأم الرقمي لتحديد المكونات التي تؤثر على أداء الآلة واستبدالها بمكونات أكثر ملاءمة لتحسين عملية التصنيع.