Şu anda mevcut olan en önemli Endüstri 4.0 teknolojilerinden biri olan Digital twin (Dijital ikiz ya da Dijital ikizler) ne demek ve ne gibi fayda sağlıyor? Üretim, otomotiv, perakende, sağlık hizmeti ve daha birçok alanda kullanılan Dijital ikiz teknolojisi hakkında her şey bu makalede.
Dijital ikiz nedir ❓
Dijital ikiz nedir? kısaca açıklamak gerekirse; Dijital ikiz, fiziksel bir nesnenin, sürecin veya hizmetin dijital temsilidir. Digital twins olarak da adlandırılan dijital ikizler teknolojisi; bir nesnenin veya sistemin yaşam döngüsünü kapsayan, gerçek zamanlı verilerle güncellenen ve karar vermeye yardımcı sanal bir sistemdir. Dijital ikizler, dış dünyadan ayrı tamamen sanal ortamlarda çalışan simülasyonların aksine, sanal benzerlerini tanecikli, yüksek kaliteli verilerle gerçek zamana olarak sürekli güncelleyen sensörlerle donatılmış, belirli gerçek dünya varlıklarının modelleridir. İşletmeler ve kuruluşlar, yaşam döngüleri boyunca ürünleri tasarlamak, inşa etmek, işletmek ve takip etmek için dijital ikizleri kullanır. Fiziksel nesnelerle ilgili güncel verilerle donatılan dijital ikizler, detaylı tahmine dayalı modeller oluşturmak ve çoğu simülasyondan daha doğru sonuçlar tahmin etmek için yapay zeka ve makine öğrenimini kullanır.
Dijital ikiz teknolojisi nasıl çalışır 🤔
Dijital ikiz teknolojisin nasıl çalıştığını bir örnekle açıklayacak olursak; İncelenmekte olan obje örneğin; bir rüzgâr türbini, hayati işlevsellik alanlarıyla ilgili çeşitli sensörlerle donatılmıştır. Bu sensörler, enerji çıkışı, sıcaklık, hava koşulları ve daha fazlası gibi fiziksel nesnenin performansının farklı yönlerine ilişkin veriler üretir. Daha sonra bu veriler işletim sistemine aktarılır ve dijital kopyaya uygulanır. Sanal model artık simülasyonları çalıştırmak, performans sorunlarını incelemek ve olası iyileştirmeler üretmek için kullanılabilir ve bunların tümü, daha sonra orijinal fiziksel nesneye geri uygulanabilecek değerli içgörüler oluşturmak amacıyla kullanılabilir. Dijital ikiz, genelde veri bilimi veya uygulamalı matematik uzmanı olan kişiler tarafından inşa edilerek hayata geçiriliyor. Bu geliştiriciler, taklit edilen fiziksel nesnenin veya sistemin altında yatan fiziği araştırır ve bu verileri dijital alanda gerçek dünyadaki orijinali simüle eden bir matematiksel model geliştirmek için kullanıyorlar.
Dijital ikiz, gerçek dünyadaki muadilinden verileri toplayan sensörlerden girdi alabilecek şekilde inşa edilmiştir. Bu, ikizin fiziksel nesneyi gerçek zamanlı olarak simüle etmesine olanak tanır, bu süreçte de performans ve olası sorunlara ilişkin içgörüler sunar. İkiz, fiziksel muadilinin prototipine dayalı olarak da tasarlanabilir.
Dijital ikiz ne zaman ortaya çıktı ⌛️
Dijital ikiz teknolojisinin kullanımına NASA’nın öncülük ettiği söyleniyor. Dijital ikiz teknolojisi, ilk olarak 1991’de David Gelernter tarafından Mirror Worlds adlı kitapta dile getirildi. Dr Michael Grieves de 2002’de dijital ikiz kavramanı ilk olarak üretime uygulayan ve dijital ikiz yazılım kavramını resmî olarak duyuran kişi olarak kabul ediliyor. En sonunda NASA’dan John Vickers, 2010’da dijital ikiz (digital twin) terimini kullandı. Dijital ikiz nasıl yapılır 🧐
Dijital ikizler, kurumsal ve nesnelerin interneti (IoT) verileriyle birlikte görselleştirme ve analiz için kavramsal modelleri (BIM, CAD, GIS gibi) içe aktararak veya gerçek dünyadaki fiziksel varlıkları tarayarak oluşturulur. Etkileşimli içerikleri insanın algıladığından daha hızlı üreten bilgisayar grafiği teknolojisi olan gerçek zamanlı 3D ile desteklenen dijital ikiz, aynı zamanda birden fazla veri kaynağını gerçekçi, etkileşimli görselleştirmeler olarak düzenleyebilir ve sunabilir. Dijital ikizler, varlıkların fiziksel dünyadaki hareketlerinin, güçlerinin ve etkileşimlerinin sanal temsilleridir. Bu, 3 boyutlu ve eylemlerinize gerçek zamanlı olarak yanıt veren dinamik içeriklerle etkileşim kurmanızı sağlar. Bu sanal ortamda, gerçek dünya koşullarını, senaryolarını ve aklınıza gelebilecek her durumu etkili bir şekilde simüle edebilir ve mobil cihazlar, bilgisayarlar ve artırılmış, karma ve sanal gerçeklik (AR, MR, VR) dahil herhangi bir platformda sonuçları anında görselleştirebilirsiniz.
Her dijital ikiz dağıtımı benzersizdir. Dağıtımlar genelde aşamalar halinde gerçekleşir ve her aşamanın karmaşıklığı ve iş üzerindeki etkisi artar. Dijital ikiz, bir 3D modelin ürün yapılandırmasından, her bir bileşenin mühendislik, inşa ve operasyonel verilerine kadar dinamik olarak bağlı olduğu, geniş bir ağ veya sistemin temsilidir.
Dijital ikiz türleri 💡
Ürün oranına bağlı olarak çeşitli dijital ikiz türleri vardır. Bu ikizler arasındaki en büyük fark, uygulama alanıdır. Bir sistem veya süreçte farklı türde dijital ikizlerin bir arada bulunması yaygın bir durumdur. Dijital ikiz türleri neler? bakalım: 1. Bileşen ikizleri/Parça ikizleri
Bileşen ikizleri, çalışan bir bileşenin en küçük örneği olan dijital ikizin temel birimidir. Parça ikizleri de aşağı yukarı aynıdır ancak biraz daha az öneme sahip bileşenlerle ilgilidir.
2. Varlık ikizleri
İki veya daha fazla bileşenin birlikte çalıştığında oluşturduğu şey varlık ikizleridir. Varlık ikizleri, bu bileşenlerin etkileşimini incelemenize olanak tanıyarak işlenebilen, ardından eyleme dönüştürülebilir içgörülere dönüştürülebilen zengin bir performans verisi oluşturur.
3. Sistem veya birim ikizleri
İşleyen bir sistemin tamamını oluşturmak için farklı varlıkların nasıl bir araya geldiğini görmenizi sağlar. Sistem ikizleri, varlıkların etkileşimiyle ilgili görünürlük sağlar ve performans geliştirmeleri önerebilir.
4. İşlem ikizleri
Süreç ikizleri, bütün bir üretim tesisini oluşturmak için sistemlerin birlikte nasıl çalıştığını ortaya koyar. Bu sistemlerin tümü en yüksek verimlilikte çalışacak şekilde senkronize mi yoksa sistemdeki gecikmeler diğerlerini etkiliyor mu? Süreç ikizleri, nihai olarak genel etkililiği etkileyen kesin zamanlama şemalarının belirlenmesine yardımcı olabilir.
Dijital ikizler nerede kullanılıyor ❓
Dijital ikiz, çok çeşitli sektörlerde bir dizi uygulama ve amaç için kullanılmaktadır. İşte bazı dikkate değer kullanım alanları: - Üretim
- Otomotiv
- Perakende
- Sağlık hizmeti
- Afet yönetimi
- Akıllı şehirler
Dijital ikiz uygulamaları ⬇
- Dijital ikizler, üretim sürelerini azaltırken üretimi daha verimli ve akıcı hale getirebilir.
- Otomotiv sektöründe dijital ikizlerin kullanıldığı durumlara bir örnek; bir aracın durumunu gerçek zamanlı olarak değerlendirmek ve ürün iyileştirmeleri hakkında bilgi vermek için araçtan operasyonel verileri toplamak ve analiz etmek.
- Dijital ikiz, üretim ve endüstri dışında, perakende sektöründe alışveriş merkezlerinde veya bireysel mağazalarda müşteri deneyimini modellemek ve müşteri sayısını arttırmak için kullanılır.
- Tıp sektörü, organ bağışı, ameliyat eğitimi ve prosedürlerin riskini azaltmak gibi alanlarda dijital ikizden faydalanıyor.
- Küresel iklim değişikliğinin dünya genelinde etkisi oldu ancak dijital ikiz, daha akıllı altyapıların, acil durum müdahale planlarının ve iklim değişikliği takibinin bilinçli bir şekilde oluşturulmasıyla birlikte bununla mücadelede yardımı olabilir.
- Dijital ikiz, şehirlerin ekonomik, çevresel ve sosyal açıdan daha sürdürülebilir olmasına yardımcı olur. Sanal modeller, planlama kararlarına rehberlik edebilir ve modern şehirlerin karşılaştığı birçok karmaşık zorluğa çözüm sunabilir.
Dijital ikiz örnekleri 👇🏻
Otomobil üreticileri, arabaların yapım biçiminde devrim yaratmak için dijital ikiz teknolojisini benimsedi. Ford, ürettiği her araç modeli için yedi dijital ikiz geliştiriyor. Her ikiz, tasarımdan yapımına ve çalıştırılmasına kadar üretimin farklı yönünü kapsıyor. Üretim süreci, üretim tesisleri ve müşteri deneyimi için dijital modeller kullanılıyor. Dijital ikiz, üretim tesisleri için enerji kayıplarını doğru bir şekilde saptıyor ve enerjinin korunabileceği ve genel üretim hattı performansının iyileştirilebileceği alanları saptıyor. Dijital ikizlerin süreçleri iyileştirmek için kullanılabileceği tek alan üretim değil; sağlık hizmetleri de dijital ikiz teknolojisinden destek alıyor. Hastaların veya organlarının dijital ikizleri, doktorların prosedürleri ve belirli ortamları gerçek hayatta denemeden önce simüle etmelerini sağlıyor. Bandaj boyutundaki sensörler, gerçek hayattaki verileri toplamak ve sağlık hizmetlerini iyileştirmek üzere dijital ikize bilgi vermek için kullanılıyor.
Enerji, dijital ikizlerden faydalanan bir başka sektör. GE Dijital, rüzgâr çiftliği üretkenliği %20’ye kadar artırdı.
Restoranlarda gerçek hayattaki olayları ve durumları simüle etmek, konaklama sektörünün yemek ve mutfak alanlarında müşteri sayısını artırmasına yardımcı oluyor. Otellerde de tesislerinin kullanımını analiz etmek ve her misafire kişiselleştirilmiş hizmet sunmak için bu teknoloji kullanılıyor.
Fabrikalar, oteller, rüzgâr çiftlikleri, verimliliği artırmak için dijital ikizleri kullanıyor; Peki, ya şehirler? Singapur ve Şangay, dijital ikiz sayesinde enerji tüketimini ve trafik akışını iyileştirdi. Akıllı şehirler, kirliliği azaltmak ve insanların refahını artırmak için mükemmel bir yol sağlayarak hızla gerçeğe dönüşüyor.
Dijital ikiz teknolojisi giderek yaygınlaşıyor. Bir araştırmaya göre, dijital ikizlerin küresel pazarda 2023 yılına kadar 16 milyar dolara ulaşması bekleniyor. IoT teknolojisinin yaygınlaşması bu büyümeyi hızlandıracak. Dijital ikizler, değişen iş uygulamalarıyla birlikte farklı sektörlerde işlerin yapılma şeklini değiştiriyor. Bu nedenle üretim, sağlık, tedarik zinciri ve perakende sektörlerinde dijital ikiz uygulamalarını görüyoruz.
Dijital ikiz şehirler 🏡
Las Vegas, Londra, Mannheim, dijital ikiz şehirler arasında. Dijital teknolojideki yenilikleri kentsel işleyiş mekanizmalarıyla etkili bir şekilde birleştiren ve kentsel gelişim için uygun bir yol sağlayan, gelecekteki sürdürülebilir kalkınma için bir kentsel planlama ve inşa modeli sunuyor. Kesin haritalar, sanal-gerçek entegrasyon ve fiziksel ve dijital şehirlerin akıllı geri bildirimi sayesinde, daha güvenli, daha verimli kentsel faaliyetleri ve daha uygun, kapsayıcı günlük hizmetleri teşvik etmenin yanı sıra düşük karbonlu, sürdürülebilir ortamlar oluşturulmasına yardımcı oluyor.
Guidehouse Insights’ın yeni küresel raporuna göre, şehre ait dijital ikizlerden elde edilen yıllık gelirin 2023 yılına kadar 2.5 milyar dolara ulaşacağı tahmin ediliyor. Mühendislik ve üretim sektörlerinde yaygın olan dijital ikizler, binalardan kaynaklanan emisyonların azaltılması, trafik yönetimi, ekonomik kalkınma, iklim eylem planlaması ve izleme dahil çeşitli kullanım durumları için şehirler tarafından giderek daha fazla benimseniyor. ABI Research, 2025 yılına kadar 500’den fazla şehrin dijital ikiz teknolojisini benimseyeceğini, 2030 yılına kadar şehir planlamacılarına 280 milyar dolar tasarruf sağlatacağını tahmin ediyor.
Dijital ikiz faydaları neler ❓
Dijital ikizin faydaları, ne zaman ve nerede kullanıldığına bağlı olarak değişir. Örneğin, bir rüzgâr türbini veya petrol boru hattı gibi mevcut ürünleri izlemek için dijital ikizin kullanılması bakım yüklerini azaltabilir ve ilgili maliyetlerden kayda değer tasarruf sağlayabilir. Dijital ikizler, üretim öncesinde prototip oluşturmak, ürün kusurlarını azaltmak ve pazara sunma süresini kısaltmak için de kullanılabilir. Dijital ikiz kullanımının başka bir örneği de, çıktıya göre personel düzeylerinin takibi veya tedarik zincirinin üretim veya bakım gereklilikleriyle uyumlu hale getirilmesi gibi süreç iyileştirmeleridir. Dijital ikiz teknolojisinin faydaları şu şekilde sıralanabilir: - Ekipman ve üretim hatlarının güvenilirliğini artırma
- Arıza süresinin azalması, performansın iyileştirilmesi sayesinde genel ekipman etkinliğinin geliştirilmesi
- Daha iyi üretkenlik
- Ürün bulunabilirliği, pazar itibarı dahil çeşitli alanlarda riski azaltma
- Daha hızlı üretim süresi
- Kitlesel özelleştirme, karma üretim, küçük partili üretim gibi yeni iş fırsatları
- Müşteriler özelleştirilmiş ürünleri uzaktan yapılandırabildiğinden daha iyi müşteri hizmetleri
- Birden fazla gerçek zamanlı uygulama ve ortamda ürünlerinizin performansına ilişkin gelişmiş ürün kalitesi ve gelişmiş içgörü
- Daha verimli tedarik ve teslimat zincirleri
- Daha yüksek kâr
Bununla birlikte, tüm avantajlarına rağmen, karmaşıklığı artırabileceğinden dijital ikiz her durumda uygun değildir. Bazı iş sorunları, dijital ikize ihtiyaç duymaz ve ilgili zaman ve maliyet yatırımı olmadan çözülebilir.
Dijital ikizler, veri bilimcilerin ve BT uzmanlarının gerçek cihazlar üretilip dağıtılmadan önce simülasyonları çalıştırmak için kullanabilecekleri fiziksel cihazların sanal kopyaları. Dijital ikiz, ayrıca gerçek zamanlı IoT verilerini alabiliyor ve performansı optimize etmek için yapay zeka ve ver analizi uygulayabiliyor. Dijital ikiz teknolojisi, üretimin ötesine geçerek Nesnelerin İnterneti, yapay zeka ve veri analitiğinin birleşen dünyasına taşındı.
Ürünler, ekipman, fabrikalar ve hatta şehirler, artık yalnızca fiziksel dünyadaki şeyler olmaktan çıktı; hepsinin sanalda karşılıkları var. İnsanların bile dijital ikizleri var.