Digital Twin là gì? Tất tần tật về bản sao kỹ thuật số

Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn có thể theo dõi, phân tích và dự đoán mọi hoạt động của một nhà máy, một thành phố hay thậm chí là cơ thể con người, tất cả trong thời gian thực?

Digital Twin chính là công nghệ giúp biến điều đó thành hiện thực.

Digital Twin là gì và công nghệ này hoạt động như thế nào? Tất cả sẽ được giải đáp trong bài viết này. Đọc ngay!

Digital Twin là gì?

Digital Twin hay bản sao kỹ thuật số là mô hình kỹ thuật số của một vật thể, con người, hệ thống hoặc quy trình thực tế,  đóng vai trò là bản sao kỹ thuật số cho mục đích mô phỏng, tích hợp, giám sát và phát hiện lỗi.

Bản sao kỹ thuật số giúp mô phỏng và theo dõi hoạt động của đối tượng thực tế thông qua các dữ liệu và thông tin thu thập từ cảm biến, thiết bị IoT (Internet of Things) và các nguồn dữ liệu khác.

Về bản chất, Digital Twin là một chương trình máy tính sử dụng dữ liệu trong thế giới thực để tạo ra các mô phỏng có thể dự đoán cách thức một sản phẩm hoặc quy trình sẽ hoặc động. Mô phỏng dựa trên cả tình trạng hiện tại của vật thể và dữ liệu lịch sử. Các chương trình này có thể tích hợp IoT, AI và phân tích phần mềm để nâng cao đầu ra.  

Sự xuất hiện của bản sao kỹ thuật số đã trở thành yếu tố chính trong kỹ thuật hiện đại để thúc đẩy sự đổi mới và cải thiện hiệu suất cũng như hạn chế những sai sót trong quá trình ra quyết định.

📌 Bài viết liên quan:

Thuật ngữ trong chuyển đổi số

Lịch sử Digital Twin

Khởi nguồn ý tưởng trong những năm 1960 – 1970, khi ấy Digital Twin vẫn chưa hình thành thuật ngữ như ngày nay vẫn gọi. Ý tưởng đã xuất hiện tại NASA như một phương tiện mô phỏng các sứ mệnh Apollo.

NASA đã sử dụng các mô hình mô phỏng để đánh giá sự cố của các bình oxy trên Apollo và xử lý sự cố ngoài không gian. Đây được coi là tiền đề quan trọng cho Digital Twins.

Định hình khái niệm Digital Twin đã được dự đoán trước trong cuốn sách Mirror Worlds năm 1991 của David Gelenter. Lúc bấy giờ Digital Twins được biết đến với nhiều tên gọi khác nhau (ví dụ: Virtual Twin), lần đầu tên được Hernández gọi là “Digital Twin” vào năm 1997.

Digital Twin và Virtual Twin

Mặc dù nghe có vẻ giống nhau, nhưng Digital Twin và Virtual Twin phục vụ các mục đích khác nhau và sở hữu những đặc điểm riêng biệt.

Các loại Digital Twin

Có nhiều cách để phân loại bản sao kỹ thuật số, sự khác biệt lớn nhất giữa các bản sao này là phạm vi ứng dụng. Hãy cùng xem qua các loại Digital Twin để tìm hiểu sự khác biệt và cách bản sao này được áp dụng:

Component Twin: Đơn vị cơ bản nhất của bản sao kỹ thuật số. Là mô hình số hóa của các thành phần riêng lẻ trong hệ thống hoặc sản phẩm lớn hơn. Đây là cấp độ chi tiết nhất trong hệ sinh thái Digital Twin, tập trung vào các bộ phận nhỏ như cảm biến, động cơ, pin, hoặc vi mạch điện tử.

Asset Twin: Là mô hình số hóa của một tài sản vật lý hoàn chỉnh, được tạo thành từ nhiều Component Twin. Tài sản này có thể là một cỗ máy, một phương tiện, một hệ thống thiết bị hoặc bất kỳ vật thể phức hợp nào có nhiều thành phần hoạt động cùng nhau.

Process Twin: là mô hình số hóa của toàn bộ quy trình vận hành trong một hệ thống hoặc tổ chức. Không chỉ tập trung vào một tài sản hay linh kiện riêng lẻ, Process Twins giúp giám sát, phân tích và tối ưu hóa luồng công việc trong sản xuất, hậu cần, vận tải, chuỗi cung ứng và nhiều lĩnh vực khác. 

System Twin là mô hình số hóa của một hệ thống hoàn chỉnh, bao gồm nhiều Asset Twin và Process Twin hoạt động cùng nhau. Mục tiêu của System Twin không chỉ là theo dõi từng thành phần mà còn mô phỏng cách các thành phần tương tác với nhau trong toàn bộ hệ thống, giúp doanh nghiệp phân tích và tối ưu hóa vận hành ở cấp độ tổng thể.

Lợi ích Digital Twin mang lại

Một sự thay đổi cơ bản đối với các mô hình hoạt động hiện tại đang diễn ra trong các ngành công nghiệp. Về cơ bản là những thay đổi tích cực nhờ vào việc ứng dụng Digital Twin trong hạot động sản xuất, kinh doanh. Cùng khám phá những lợi ích mà công nghệ này mang lại. 

Hiệu suất được cải thiện

Thông tin và hiểu biết trong thời gian thực do bản sao kỹ thuật số cung cấp cho phép doanh nghiệp tối ưu hóa hiệu suất của thiết bị, nhà máy hoặc cơ sở kinh doanh. Các vấn đề có thể được xử lý khi chúng xảy ra, đảm bảo hệ thống hoạt động ở mức cao nhất và giảm thời gian chết.

Khả năng dự đoán

Digital Twin có thể cung cấp cho doanh nghiệp góc nhìn trực quan về nhà máy sản xuất, tòa nhà thương mại hoặc cơ sở của bạn ngay cả khi nó được tạo thành từ hàng nghìn thiết bị. Cảm biến thông minh theo dõi đầu ra của mọi thành phần, đánh dấu các vấn đề hoặc lỗi khi sự cố xảy ra. Chủ động xử lý ngay khi có dấu hiệu đầu tiên của sự cố thay vì chờ cho đến khi thiết bị hỏng hoàn toàn.

Giám sát từ xa

Bản chất ảo của bản sao kỹ thuật số có nghĩa là bạn có thể giám sát và điều khiển các cơ sở từ xa. Giám sát từ xa cũng có nghĩa là ít người phải kiểm tra các thiết bị công nghiệp có khả năng gây nguy hiểm hơn.

Thời gian sản xuất được đẩy nhanh

Doanh nghiệp có thể đẩy nhanh thời gian sản xuất sản phẩm trước khi chúng tồn tại bằng cách xây dựng bản sao kỹ thuật số. Bằng cách chạy các kịch bản, bạn hoàn toàn có thể xem sản phẩm hoặc cơ sở của mình phản ứng như thế nào với các lỗi và thực hiện các thay đổi cần thiết trước khi sản xuất thực tế.

📌 Tham khảo thêm bài viết:

Những thông tin thú vị về LLM - Mô hình ngôn ngữ lớn

Ví dụ về Digital Twin

Có thể tìm thấy ví dụ về bản sao kỹ thuật số trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau để sản xuất, bảo trì và phòng ngừa lỗi hoặc theo dõi vòng đời.

Ứng dụng trải dài từ việc sử dụng trong ô tô, nơi các cảm biến đo từ xa cung cấp phản hồi từ phương tiện đến chương trình bản sao kỹ thuật số. Hay nhà máy, nơi các quy trình được mô phỏng bằng bản sao kỹ thuật số để cải tiến. 

Cùng tìm hiểu các ví dụ về Digital Twin qua những ứng dụng dưới đây!

 - Ví dụ về Digital Twin trong sản xuất - IntelligentEngine của Rolls-Royce

Rolls-Royce sử dụng bản sao kỹ thuật số cho chương trình "IntelligentEngine" của họ. Chương trình tạo ra bản sao kỹ thuật số cho mỗi động cơ mà họ sản xuất. Khi làm như vậy, họ có thể thu thập dữ liệu trên hơn một chục thông số từ các cảm biến trên máy bay. Điều này cho phép họ theo dõi hiệu suất của động cơ theo thời gian thực trong suốt chuyến bay, dự đoán nhu cầu bảo trì và giảm thời gian chết.

Mục tiêu chính của chương trình này là thay đổi cách họ cung cấp năng lượng cho khách hàng. Bằng cách nào? Bằng cách làm cho động cơ đáng tin cậy và hiệu quả hơn, đồng thời nâng cao trải nghiệm của khách hàng.

- Lĩnh vực ô tô - Volvo

Volvo, công ty ô tô nổi tiếng đảm bảo an toàn cho hành khách, sử dụng bản sao kỹ thuật số. Họ tạo ra các bản sao ảo để thử nghiệm và kiểm tra các vật liệu và khí động học khác nhau của các thiết kế xe mới. Theo cách này, họ có thể chọn thiết kế lý tưởng giúp cải thiện hiệu suất và tạo ra các mẫu xe tiết kiệm nhiên liệu.

- Chăm sóc sức khỏe - Össur

Össur là công ty hàng đầu trong lĩnh vực chân tay giả và giải pháp chỉnh hình. Họ sử dụng công nghệ song sinh kỹ thuật số để thiết kế và sản xuất chân tay giả tùy chỉnh cho từng cá nhân. Ưu điểm chính ở đây là chân tay giả được cung cấp sẽ vừa vặn và thoải mái hơn. 

Bản sao kỹ thuật số đóng vai trò là nền tảng cho việc thiết kế và tùy chỉnh các chi giả. Các kỹ sư và nhà thiết kế của Össur có thể sử dụng mô hình ảo này để mô phỏng và phân tích nhiều lần lặp lại thiết kế khác nhau. Làm như vậy sẽ đảm bảo sự vừa vặn và chức năng tối ưu cho từng bệnh nhân.

- Giao thông vận tải - Ford

Ví dụ về bản sao kỹ thuật số tốt nhất trong giao thông là Ford. Họ sử dụng bản sao kỹ thuật số để phát triển xe tự hành. Thử nghiệm sản phẩm của mình trong nhiều tình huống lái xe khác nhau và kiểm tra hiệu suất của các thuật toán tự lái.

Trong môi trường ảo, họ có thể kiểm tra sản phẩm của mình một cách an toàn mà không cần nguyên mẫu vật lý. Do đó, nó giúp giảm chi phí và thời gian cần thiết cho quá trình phát triển.

- Bán lẻ: Walmart 

Walmart muốn tối ưu hóa cách bố trí cửa hàng của mình, thử các cấu hình và thiết kế khác nhau. Bằng cách ứng dụng Digital Twin mô phỏng nhiều cách bố trí khác nhau, họ có thể đánh giá các yếu tố như vị trí sản phẩm và cách sắp xếp lối đi trong cửa hàng. Sau khi thử nghiệm và kiểm tra, họ có thể chọn cách bố trí thân thiện với khách hàng.

Ngoài ra, công nghệ này cũng được sử dụng trong hệ thống quản lý hàng tồn kho. Các công ty đầu tiên tạo bản sao kỹ thuật số của các cửa hàng của họ và đưa vào đó một kho hàng ảo. Sau đó, họ sẽ phân tích và tối ưu hóa mức tồn kho, định vị sản phẩm và chiến lược bổ sung. 

Triển vọng của Digital Twin trong tương lai

Các giám đốc công nghệ thông tin (CIO) ngày càng xem Digital Twin là chiến lược cốt lõi để tối đa hóa lợi nhuận từ các khoản đầu tư IoT. Khoảng 70% các nhà lãnh đạo công nghệ tại các tập đoàn lớn đang tích cực theo đuổi và phân bổ nguồn lực cho các sáng kiến Digital Twin (McKinsey). Hơn 42% giám đốc điều hành trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau nhận ra lợi ích của bản sao kỹ thuật số, với 59% có kế hoạch tích hợp vào hoạt động của mình vào năm 2028 (ResearchAndMarkets.com).

Không còn là xu hướng nhất thời, Digital Twin liên tục xuất hiện trong các báo cáo của các nhà phân tích hàng đầu, với dự báo thị trường sẽ tăng trưởng 38% CAGR, đạt 32,36 tỷ USD vào năm 2025.

Các ngành công nghiệp có mức độ ứng dụng IoT cao như hàng không vũ trụ, quốc phòng và ô tô luôn đi tiên phong trong việc triển khai Digital Twin. Nhận thấy tiềm năng to lớn của công nghệ này, nhiều lĩnh vực khác như sản xuất, năng lượng, viễn thông, y tế và thậm chí cả nông nghiệp cũng đang nhanh chóng xây dựng các mô hình Digital Twin nhằm hiện thực hóa các sáng kiến Công nghiệp 4.0.

Digital Twin không chỉ là một mô hình mô phỏng mà còn là chìa khóa giúp doanh nghiệp tối ưu hóa vận hành, giảm chi phí và ra quyết định chính xác hơn. Từ sản xuất, y tế đến giao thông vận tải, công nghệ này đang mở ra những cơ hội mới, thay đổi cách chúng ta tương tác với thế giới thực. 

Hy vọng những thông tin được chia sẻ trên đã giúp bạn gỡ rối những thắc mắc về Digital Twin. Liên hệ với VR360 qua địa chỉ mail: infor@vr360.com.vn nếu bạn cần thêm thông tin về công nghệ này.

Tài liệu tham khảo trong bài:

https://www.twi-global.com/technical-knowledge/faqs/what-is-digital-twin

https://en.wikipedia.org/wiki/Digital_twin 

https://nsflow.com/blog/virtual-twin-vs-digital-twin