Virtual Twin: Vai trò then chốt trong đổi mới thiết kế, chế tạo

Virtual Twin là gì?

Khi nghe đến thuật ngữ Virtual Twin (Bản sao ảo), người ta thường hình dung ra những mô phỏng phức tạp và các bản sao ảo. Điều này không sai. 

Về cơ bản, Virtual Twin tạo ra các mô phỏng chi tiết và chính xác cao về sản phẩm hoặc quy trình. Những mô phỏng này đóng vai trò như một môi trường thử nghiệm, cho phép chạy các mô phỏng chính xác hơn và thu thập dữ liệu phân tích hiệu suất chuyên sâu, các chuyên gia từ đó có thể dự đoán kết quả, thử nghiệm các kịch bản khác nhau và tinh chỉnh thiết kế mà không cần tốn chi phí và chịu những hạn chế của việc thử nghiệm thực tế.

Ví dụ về Virtual Twin

Sự phát triển của công nghệ bản sao ảo chịu ảnh hưởng đáng kể từ ngành công nghiệp trò chơi và giải trí. Nhu cầu về các mô phỏng chân thực và sống động đã dẫn đến sự phát triển của các công nghệ có thể tái tạo các kịch bản thế giới thực trong môi trường ảo. Ngày nay, những công nghệ này đã vượt ra ngoài lĩnh vực giải trí và được áp dụng trong các ngành công nghiệp như thiết kế ô tô, kiến trúc và chăm sóc sức khỏe.

Tiềm năng của mô hình bảo sao ảo gần như vô hạn. Trong thiết kế sản phẩm và phương tiện, mô hình Virtual Twin cho phép các nhà thiết kế mô phỏng cách máy móc hoạt động và cách con người tương tác với máy móc,hay trước khi ra mắt một mẫu xe mới, các nhà sản xuất có thể tạo ra một bản sao ảo của chiếc xe, thử nghiệm hiệu suất của nó trong các điều kiện khác nhau.

Phân biệt Virtual Twin với Digital Twin

Tham khảo chi tiết về Digital Twin tại bài viết: Digital Twin là gì? Tất tần tật về bản sao kỹ thuật số

Tại sao nên sử dụng Virtual Twin?

Virtual Twin không chỉ là mô hình 3D nâng cao, mà là một công cụ ra quyết định dựa trên dữ liệu và mô phỏng động, giúp doanh nghiệp thử – sai – tối ưu trong môi trường an toàn trước khi tác động vào thế giới thực.

Vượt xa mô hình 3D truyền thống: từ “xem” sang “hiểu và dự báo”

Mô hình 3D truyền thống chủ yếu phục vụ trình bày và quan sát tĩnh. Virtual Twin bổ sung thêm: Logic vận hành, tham số hiệu suất, kịch bản mô phỏng. Điều này cho phép đánh giá hành vi của hệ thống, không chỉ hình dáng, từ đó phát hiện sớm các điểm nghẽn về quy trình, thiết bị hoặc luồng vận hành.

Phản hồi hiệu suất liên tục

Virtual Twin có khả năng thu nhận dữ liệu vận hành (hoặc dữ liệu mô phỏng gần thực tế), từ đó phân tích hiệu suất theo thời gian, đồng thời cập nhật kịch bản tối ưu mới. Doanh nghiệp có thể liên tục tinh chỉnh quy trình sản xuất, bố trí mặt bằng mà không cần dừng hệ thống thực hoặc phát sinh chi phí thử nghiệm vật lý.

Rút ngắn mạnh mẽ thời gian từ ý tưởng đến triển khai

Một lợi thế chiến lược của Virtual Twin là khả năng thử nghiệm thiết kế ngay cả sau khi đã có prototype. Đánh giá tác động của thay đổi trước khi sản xuất hàng loạt và so sánh nhiều phương án song song. Kết quả là giảm vòng lặp thiết kế, giảm chi phí sửa lỗi muộn. 

Giảm chi phí – tăng an toàn – tối ưu hiệu quả vận hành

Thông qua mô phỏng trước các kịch bản quá tải, sự cố, rủi ro vận hành... Virtual Twin giúp giảm thiểu thử nghiệm rủi ro ngoài thực tế, hạn chế sai sót gây thiệt hại, nâng cao an toàn cho con người và thiết bị.

Đây là lý do công nghệ này được ứng dụng sớm trong y tế, vận tải, năng lượng, và hiện đang mở rộng mạnh sang nhà máy, đô thị, logistics.

Nâng cấp năng lực ra quyết định dựa trên dữ liệu

Virtual Twin đóng vai trò như một “bảng điều khiển tư duy” cho nhà quản lý. Quyết định không dựa vào cảm tính, dựa trên mô phỏng, so sánh và dự báo. Điều này giúp các nhà máy và tổ chức ra quyết định nhanh hơn, chính xác hơn. Có cơ sở dữ liệu rõ ràng để thuyết phục các bên liên quan.

Vai trò Virtual Twin trong doanh nghiệp

Phát hiện sớm rủi ro và sự cố vận hành tiềm ẩn

Một trong những giá trị cốt lõi của Virtual Twin là khả năng mô phỏng hành vi của hệ thống trước khi sự cố xảy ra trong thực tế. Thông qua việc tái hiện quy trình, luồng vận hành và các tham số hiệu suất, mô hình song sinh ảo giúp doanh nghiệp:

• Nhận diện các điểm nghẽn trong quy trình sản xuất hoặc vận hành
• Phát hiện nguy cơ quá tải, xung đột tài nguyên hoặc lỗi thiết kế
• Đánh giá tác động dây chuyền của một sự cố nhỏ lên toàn hệ thống

Nhờ đó, doanh nghiệp có thể can thiệp sớm, giảm thiểu nguy cơ gián đoạn hoạt động, hạn chế thời gian ngừng vận hành (downtime) và tránh những hệ quả tiêu cực về tài chính và uy tín thương hiệu.

Mô phỏng kịch bản xấu nhất và nâng cao năng lực ứng phó khủng hoảng

Khả năng mô phỏng các kịch bản xấu nhất (worst-case scenarios) là yếu tố then chốt giúp Virtual Twin nâng cao khả năng phục hồi của doanh nghiệp. Thay vì chỉ lập kế hoạch trên giấy, doanh nghiệp có thể:

• Mô phỏng sự cố nghiêm trọng như gián đoạn chuỗi cung ứng, thiếu nhân sự, hoặc sự cố kỹ thuật lớn
• Đánh giá mức độ chịu đựng của hệ thống trước các cú sốc
• Xây dựng và kiểm tra các phương án dự phòng trong môi trường số

Nhờ đó, doanh nghiệp không chỉ chuẩn bị kế hoạch ứng phó, mà còn kiểm chứng tính khả thi của các kế hoạch này trước khi khủng hoảng thực sự xảy ra.

Tăng cường tính chủ động và ra quyết định dựa trên dữ liệu

Virtual Twin đóng vai trò như một nền tảng hỗ trợ ra quyết định dựa trên dữ liệu và mô phỏng, giúp lãnh đạo doanh nghiệp có cái nhìn toàn diện hơn về hệ thống. Các quyết định không còn dựa trên cảm tính hoặc phản ứng muộn, mà dựa trên:

• Phân tích kịch bản
• So sánh các phương án vận hành
• Dự báo tác động trong ngắn, trung và dài hạn

Điều này giúp doanh nghiệp chủ động thích ứng, nâng cao năng lực chống chịu và duy trì hoạt động bền vững trong dài hạn.

Tương lai của Virtual Twin

Khi sức mạnh tính toán tăng lên và được hỗ trợ bởi các thuật toán trí tuệ nhân tạo và học máy ngày càng phức tạp, tiềm năng của Virtual Twin là vô hạn. 

Sức mạnh xử lý và độ phức tạp cao hơn sẽ tạo ra các mô phỏng thực tế hơn, cuối cùng đạt được sự tương đồng với thế giới thực. Sự gia tăng dữ liệu từ các thiết bị IoT sẽ cung cấp nguồn dữ liệu phong phú cho các bản sao ảo hoạt động. Từ quy hoạch đô thị sử dụng các bản sao ảo chi tiết và thực tế của toàn bộ thành phố đến các bản sao ảo chính xác hơn của bệnh nhân trong chăm sóc sức khỏe, các trường hợp sử dụng đang phát triển trên nhiều lĩnh vực.

Nguồn:
https://www.autodesk.com/solutions/virtual-twins
https://nsflow.com/blog/virtual-twin-vs-digital-twin