أولاً: ظهر مفهوم التوائم الرقمية لأول مرة في التسعينيات ، ولكن لم تبدأ التقنية في النضوج حتى عام 2010. في عام 2002 ، صاغ مايكل جريفز ، الباحث في جامعة ميشيغان ، مصطلح “التوأم الرقمي” لوصف التمثيل الافتراضي لجسم مادي أو نظام مادي. عرّف جريفز التوائم الرقمية بأنها “مجموعة من البيانات التي تمثل شيئًا ماديًا بشكل كامل ودقيق.”
و كان أول استخدام تجاري للتوائم الرقمية في صناعة الطيران في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. استخدم مصنعو الطائرات التوائم الرقمية لمحاكاة أداء الطائرات في بيئات مختلفة. تم استخدام هذه المعلومات لتحسين تصميم وسلامة الطائرات.
في عام 2010 ، بدأ استخدام التوائم الرقمية في التوسع إلى صناعات أخرى ، مثل التصنيع والرعاية الصحية والطاقة. أتاح تطوير التقنيات الجديدة ، مثل إنترنت الأشياء (IoT) والحوسبة السحابية ، إمكانية جمع المزيد من البيانات حول الكائنات والأنظمة المادية وتخزينها. يمكن بعد ذلك استخدام هذه البيانات لإنشاء توائم رقمية أكثر دقة وواقعية.
اليوم ، يتم استخدام التوائم الرقمية في مجموعة متنوعة من التطبيقات ، بما في ذلك:
1. تصميم المنتج وتطويره: يمكن استخدام التوائم الرقمية لمحاكاة أداء منتج أو نظام قبل بنائه. يمكن أن يساعد هذا في تحديد المشاكل المحتملة وتحسين التصميم.
2. تحسين الكفاءة التشغيلية: يمكن استخدام التوائم الرقمية لمراقبة أداء شيء مادي أو نظام في الوقت الفعلي. كما يمكن استخدام هذه المعلومات لتحديد المشاكل وتحسين الكفاءة التشغيلية.
3. التنبؤ بالصيانة: يمكن استخدام التوائم الرقمية للتنبؤ بالوقت الذي يحتاج فيه شيء ما أو نظام ما إلى الصيانة. يمكن استخدام هذه المعلومات لجدولة الصيانة ولمنع التوقف غير المخطط له.
4. تقييم المخاطر: يمكن استخدام التوائم الرقمية لتقييم مخاطر فشل شيء مادي أو نظام. يمكن استخدام هذه المعلومات لاتخاذ قرارات تنبؤية بشأن السلامة والأمن.
5. رفع كفاءة التدريب: يمكن استخدام التوائم الرقمية لتدريب المشغلين والفنيين على كيفية تشغيل وصيانة الأشياء المادية أو الأنظمة. هذا يمكن أن يساعد في تحسين السلامة والكفاءة.
ثانيًا: تعمل تقنيات نظم المعلومات الجغرافية وإمكانياتها في التمثيل الثلاثي الابعاد على تمكين التوائم الرقمية من خلال إدارة البيانات وربط العلاقات وإنشاء تصورات واقعية وتنفيذ التحليلات من خلال نظام سجل متكامل ثلاثي الأبعاد. تدعم تقنية GIS إنشاء توائم رقمية للبيئات الاجتماعية والطبيعية والمبنية من خلال دمج مجموعة متنوعة من المحتوى الرقمي.
الGIS و التوائم الرقمية يمكن استخدامهما معًا لإنشاء أداة قوية لإدارة الأنظمة المادية وتحسينها. حيث يمكن استخدام GIS لجمع البيانات حول العالم الحقيقي وتخزينها ، ويمكن استخدام التوائم الرقمية لإنشاء تمثيل افتراضي لهذا العالم. ومن ثم استخدام هذه المعلومات لمراقبة أداء النظام المادي ، وتحديد المشاكل ، واتخاذ قرارات تنبؤية حول كيفية تحسين النظام.
فيما يلي بعض الطرق التي يمكن من خلالها استخدام نظم المعلومات الجغرافية والتوائم الرقمية معًا:
1. جمع البيانات: يمكن استخدام نظم المعلومات الجغرافية لجمع البيانات الاشياء والواقع الحالي ، مثل موقع المباني و البنية التحتيةوتدفق حركة المرور. يمكن بعد ذلك استخدام هذه البيانات لإنشاء توأم رقمي لتمثيل العالم الحقيقي .
2. النمذجة والمحاكاة: يمكن استخدام التوائم الرقمية لإنشاء نماذج للواقع الحقيقي. ومن صم استخدام هذه النماذج لمحاكاة أداء أي نظام في ظل ظروف مختلفة. يمكن استخدام هذه المعلومات لتحديد المشاكل المحتملة ولتحسين تصميم النظام.
3. عمليات المراقبة: يمكن استخدام التوائم الرقمية لمراقبة أداء الأنظمة المادية في الوقت الفعلي. يمكن استخدام هذه المعلومات لتحديدالمشاكل واتخاذ الإجراءات التصحيحية.
4. عمليات صنع القرار: يمكن استخدام التوائم الرقمية لدعم اتخاذ القرار بشأن الأنظمة المادية. يمكن استخدام هذه المعلومات لتحديد أفضل مسار للعمل لتحسين أداء النظام.
ومن الأمثلة الهامة في استخدام نظم المعلومات الجغرافية والتوائم الرقمية معًا:
1. اعمال النفط: يتم استخدام نظم المعلومات الجغرافية لجمع البيانات حول شبكة أنابيب النفط. ومن ثم يتم استخدام هذه البيانات لإنشاء توائم رقمية لشبكة انابيب الأنابيب لمراقبة أداء خطوط الأنابيب وتحديد المشاكل المحتملة.
1. صناعة النقل: يتم استخدام GIS لجمع البيانات حول شبكات النقل. ومن ثم يتم استخدام هذه البيانات لإنشاء توائم رقمية لشبكات النقل لمراقبة أداء شبكات النقل وتحديد المشاكل المحتملة.
لقد تم سرد الموضوع بشكل رائع وسلاسة جميلة و إعطاء الإمكانية لفهم المادة بشكل جميل!
و تم سرد ايضا مدى الإستخدام التقني لنظم المعلومات الجغرافية وذلك بشكل حضاري!
كل التوفيق اتمناه لكم و تقديري لكم!
د.م. أيمن ملاحويش