Digital Twins là gì? 7 ứng dụng nổi bật của Digital Twins trong sản xuất

1. Digital Twins là gì?

Digital Twins (Bản sao kỹ thuật số) là bản sao chính xác của một thiết bị trong thế giới thực hoặc một thành phần cụ thể được hiển thị trong môi trường ảo. Vì là bản sao song sinh, Digital Twins phản ánh nội dung thực tế không chỉ về hình thức bên ngoài mà còn về chức năng, cách nó kết nối với các thành phần hoặc máy móc khác và thậm chí cả điều kiện môi trường. Mô phỏng này cho phép các nhà sản xuất chạy thử nghiệm, lập mô hình kịch bản, tiến hành đào tạo và xem thiết bị hoạt động như thế nào trong các điều kiện khác nhau mà không cần phải vận hành trong thực tế.

Công nghệ Digital Twin vẫn còn khá mới mẻ nhưng đã và đang tạo ra các tác động rất lớn. Digital Twin được sử dụng rộng rãi để kiểm tra sản phẩm, dây chuyền sản xuất, dịch vụ và quy trình kinh doanh trong môi trường ảo. Điều đó chỉ có thể thực hiện được nhờ dữ liệu trong thế giới thực do các cảm biến IoT tạo ra. Sau khi Digital Twin thu thập đủ dữ liệu vận hành, nó có thể sao chép quy trình, sản phẩm hoặc dịch vụ trong môi trường ảo.

Trong nhà máy sản xuất, Digital Twin hoạt động như một “bản sao số” của toàn bộ dây chuyền và máy móc ngoài đời thực. Khi một máy đang chạy có dấu hiệu tăng nhiệt, rung lắc bất thường hay năng suất giảm, những dữ liệu này sẽ được cập nhật ngay lập tức lên Digital Twin. Từ đó, hệ thống có thể phân tích nguyên nhân, cảnh báo nguy cơ hỏng hóc và thậm chí dự đoán thời điểm cần bảo trì trước khi sự cố thật sự xảy ra, giúp doanh nghiệp tránh dừng máy đột ngột và giảm chi phí sửa chữa.

Hoặc với xe hơi, Digital Twin mô phỏng toàn bộ trạng thái của chiếc xe dựa trên dữ liệu vận hành thực tế như động cơ, phanh, pin hay mức tiêu hao nhiên liệu. Nhờ bản sao số này, nhà sản xuất hoặc chủ xe có thể biết trước khi nào xe cần bảo dưỡng, bộ phận nào sắp xuống cấp, thay vì chỉ phát hiện khi xe đã gặp vấn đề trên đường.

2. Vì sao Digital Twins là xu thế mới trong sản xuất?

Với khả năng mô phỏng và giám sát trực tiếp, Digital Twins giúp tối ưu hóa hoạt động sản xuất, giảm thiểu chi phí và thời gian, đồng thời cải thiện chất lượng sản phẩm. Thực tế thì Digital Twins đang được áp dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, từ sản xuất ô tô, điện tử đến sản xuất thực phẩm và đồ uống F&B.

Nhà sản xuất có thể tận dụng Digital Twins trong mọi khía cạnh kinh doanh của mình, bao gồm:

• Tối ưu hóa sản xuất bằng cách mô hình hóa các quy trình khác nhau, giúp xác định các rủi ro có thể đề phòng và những cải tiến có thể thực hiện
• Thử nghiệm các dây chuyền sản xuất mới và tạo mẫu sản phẩm mới một cách dễ dàng, giúp đẩy nhanh tốc độ đưa ra thị trường
• Chủ động theo dõi hiệu suất và trạng thái của thiết bị
• Thử nghiệm sửa chữa và cải tiến để đánh giá hiệu quả của chúng, qua đó hoàn thiện quy trình bảo trì dự đoán
• Mô hình hóa các cơ hội kinh doanh mới để hỗ trợ các chiến lược tăng trưởng

Tuy nhiên, mục đích sử dụng chính của công nghệ Digital Twin là mô phỏng hoạt động của sản xuất trước khi áp dụng vào thực tiễn. Vì sử dụng dữ liệu trong thế giới thực nên các mô phỏng cực kỳ chính xác và tự động, bản sao kỹ thuật số có thể đưa các thiết kế qua thử nghiệm chi tiết trước khi nguyên mẫu được chế tạo. 

Cách tiếp cận tương tự có thể được sử dụng để xác định máy móc bị lỗi trong quá trình sản xuất thông qua phương pháp bảo trì dự đoán. Đó là một trong những lợi ích chính của việc sử dụng công nghệ Digital Twin và nó đã giúp các doanh nghiệp tiết kiệm rất nhiều thời gian và tiền bạc cho việc sửa chữa đồng thời giảm thời gian ngừng hoạt động. 

3. Ứng dụng của Digital Twins trong sản xuất

3.1. Thiết kế sản phẩm

Thiết kế sản phẩm từng là một quy trình tốn kém vì nó liên quan đến việc tạo ra nhiều nguyên mẫu và nhiều thử nghiệm khác nhau. Bản sao kỹ thuật số cho phép các kỹ sư và nhà sản xuất thử nghiệm thiết kế của mình trong bất kỳ môi trường nào cho đến khi tạo ra được sản phẩm hoàn hảo. Hơn nữa, Digital Twins có thể tái tạo bất kỳ môi trường nào, ngay cả những môi trường không thực tế, cho phép các kỹ sư đảm bảo rằng thiết kế của họ không có lỗi hay khiếm khuyết. 

3.2. Tối ưu hóa quy trình

Digital Twins có thể giúp cải thiện các quy trình sản xuất hiện có bằng cách chạy các mô phỏng nâng cao dựa trên dữ liệu trong thế giới thực do các cảm biến IoT cung cấp. Khi AI phụ trách có đủ dữ liệu lịch sử và thời gian thực, nó có thể mô phỏng toàn bộ quá trình và xác định các yếu tố có thể được cải thiện. Điều này giúp cải thiện hiệu quả các hoạt động, giảm thiểu sai sót và nâng cao độ chính xác của việc đưa ra các quyết định.

3.3. Quản lý chất lượng

Khi lắp đặt các cảm biến IoT trên dây chuyền và máy móc của mình, tổ chức có thể theo dõi các hoạt động sản xuất đang diễn ra trong thời gian thực. Bằng cách này, chất lượng của sản xuất sẽ dễ dàng được quản lý, sẵn sàng có những điều chỉnh khi cần thiết. Digital Twins có thể mô phỏng mọi giai đoạn của quy trình sản xuất và thử nghiệm các vật liệu hoặc giải pháp khác nhau cho đến khi tìm ra giải pháp tạo ra sự khác biệt lớn nhất về chất lượng.

3.4. Quản lý chuỗi cung ứng

Giao hàng đúng hạn đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực đời sống hiện nay, đặc biệt các tổ chức logistics, thương mại điện tử, bán lẻ, sản xuất…rất cần ưu tiên việc tối ưu thời gian giao hàng để đáp ứng thị trường tốt hơn. Trong thời đại 4.0 công nghệ được áp dụng rộng rãi, khách hàng ngày càng kỳ vọng đơn hàng được giao nhanh hơn cũng như sẵn sàng cân nhắc chuyển đổi sang lựa chọn khác đảm bảo thời gian giao hàng đúng hẹn.

Các tổ chức muốn nâng cao hiệu quả quản lý chuỗi cung ứng có thể tận dụng Digital Twins để theo dõi, phân tích và cải thiện hiệu suất trong các lĩnh vực như đóng gói, quản lý đội xe và tìm các tuyến đường nhanh nhất. Nhờ đó, công nghệ giúp tối ưu hóa sản xuất và phân phối, giảm chi phí kho bãi và tăng sự hài lòng của khách hàng.

3.5. Bảo trì dự đoán

Bảo trì dự đoán là một quy trình đang tạo ra nhiều thay đổi nhất trong sản xuất. Các công ty hiện có thể sử dụng Digital Twins để chạy mô phỏng và dự đoán cách máy móc sẽ hoạt động trong tương lai. Công nghệ này cho phép các nhà sản xuất xác định chính xác thời điểm xảy ra gián đoạn sản xuất do hỏng hóc, qua đó giúp tổ chức bảo trì hiệu quả, giảm thời gian ngừng hoạt động và chi phí sửa chữa. 

3.6. Phân tích trải nghiệm khách hàng

Như đã đề cập, Bản sao kỹ thuật số liên tục thu thập dữ liệu và cung cấp thông tin chuyên sâu giúp cải thiện hiệu suất, quản lý và giám sát. Công nghệ này cũng có thể sử dụng phương pháp tương tự để thu thập dữ liệu về sự hài lòng của khách hàng, qua đó xác định và thu thập đánh giá của người dùng để xác định phản hồi về sản phẩm và các vấn đề khác.

Thông tin sau đó được gửi đến các nhóm thiết kế sản phẩm và kỹ thuật để có thể cải thiện sản phẩm theo mong đợi của khách hàng. Tùy chỉnh sản phẩm là điều quan trọng tiếp theo trong sản xuất và điều đó chỉ có thể thực hiện được nhờ công nghệ Digital Twins.

3.7. Tăng cường hợp tác

Công nghệ Digital Twins là một “tập hợp con” của các giải pháp AI dựa trên đám mây tiên tiến đi kèm với bảng điều khiển tích hợp, nơi nhân viên và người quản lý trong một tổ chức có thể trao đổi thông tin và làm việc cùng nhau trong các dự án. Điều đó cải thiện chất lượng công việc và giúp người quản lý đưa ra quyết định sáng suốt và nhanh chóng hơn. Bên cạnh đó, tất cả các nhóm có thể sử dụng cùng một nền tảng để giao tiếp và quản lý các quy trình kinh doanh thiết yếu như bán hàng, sản xuất, tiếp thị, kỹ thuật, v.v.

4. Nguyên lý hoạt động của Digital Twins

Nguyên lý hoạt động của Digital Twins có thể hiểu đơn giản là quá trình kết nối liên tục giữa thế giới thực và thế giới số theo một vòng lặp khép kín.

Trước hết, đối tượng thực như máy móc, dây chuyền, nhà máy hay một quy trình vận hành sẽ được gắn cảm biến để ghi nhận dữ liệu vận hành như nhiệt độ, độ rung, áp suất, mức tiêu thụ năng lượng… Những dữ liệu này phản ánh chính xác tình trạng đang diễn ra ngoài đời thực.

Tiếp theo, các dữ liệu đó được truyền về mô hình ảo – tức bản sao kỹ thuật số của đối tượng. Mô hình này được xây dựng dựa trên các mô hình toán học, 3D, CAD hoặc BIM, đóng vai trò như một “bộ não số” giúp tái hiện trạng thái hiện tại và hành vi của đối tượng thật.

Điểm cốt lõi nằm ở kết nối hai chiều. Digital Twins không chỉ tiếp nhận dữ liệu để cập nhật trạng thái, mà còn phân tích, mô phỏng và dự đoán những kịch bản có thể xảy ra, từ đó đưa ra các khuyến nghị tối ưu. Những kết quả này có thể được phản hồi ngược lại hệ thống thực để điều chỉnh cách vận hành.

Có thể hình dung Digital Twins như một vòng lặp liên tục: thế giới thực → thu thập dữ liệu → mô hình số → phân tích và dự đoán → phản hồi trở lại thế giới thực.

5. Xu hướng Digital Twin trong tương lai của nhà máy sản xuất

Digital Twin đang dần rời khỏi vai trò “công nghệ thử nghiệm” để trở thành nền tảng cốt lõi trong vận hành nhà máy hiện đại. Trong bối cảnh chi phí sản xuất tăng, áp lực giao hàng nhanh và yêu cầu minh bạch dữ liệu ngày càng cao, các nhà máy không chỉ cần số hóa, mà cần hiểu và dự đoán được hệ thống của mình theo thời gian thực.

Từ mô phỏng tĩnh sang Digital Twin “sống” theo thời gian thực

Trong tương lai gần, Digital Twin sẽ không còn dừng lại ở mô hình mô phỏng theo kịch bản giả định. Thay vào đó, bản sao số của nhà máy sẽ được cập nhật liên tục từ dữ liệu thực tế: máy móc, nhân công, nguyên vật liệu, tiến độ sản xuất.

Điều này giúp nhà máy:

• Nhìn thấy trạng thái vận hành ngay tại thời điểm hiện tại

• Phát hiện sớm điểm nghẽn trong dây chuyền

• So sánh kế hoạch – thực tế theo từng ca, từng công đoạn

Digital Twin lúc này trở thành “bảng điều khiển sống” của toàn bộ nhà máy.

Digital Twin gắn chặt với AI và phân tích dự đoán

Xu hướng tiếp theo là sự kết hợp sâu giữa Digital Twin và AI. Khi có đủ dữ liệu lịch sử và dữ liệu thời gian thực, Digital Twin không chỉ phản ánh hiện trạng mà còn:

• Dự đoán nguy cơ hỏng máy, dừng chuyền

• Ước lượng tác động nếu thay đổi kế hoạch sản xuất

• Gợi ý phương án tối ưu năng suất, chi phí, chất lượng

Thay vì phản ứng khi sự cố xảy ra, nhà máy có thể ra quyết định trước khi rủi ro trở thành vấn đề thực sự.

Digital Twin không còn là công cụ riêng lẻ, mà là mảnh ghép trung tâm của chuyển đổi số

Một xu hướng mang tính bản chất là: Digital Twin sẽ không tồn tại độc lập. Nó chỉ phát huy hết giá trị khi được đặt vào tổng thể chiến lược chuyển đổi số của nhà máy.

Digital Twin cần kết nối chặt chẽ với:

• Hệ thống kế hoạch sản xuất

• Quản lý tồn kho – nguyên vật liệu

• Quản lý chất lượng, bảo trì

• Hệ thống tài chính – giá thành

Khi đó, Digital Twin đóng vai trò như lớp trung tâm kết nối dữ liệu, giúp doanh nghiệp nhìn thấy bức tranh vận hành xuyên suốt từ chiến lược đến thực thi, từ kế hoạch đến hiện trường sản xuất.

Để Digital Twin thực sự “sống” và tạo ra giá trị, doanh nghiệp cần một hệ sinh thái phần mềm đủ sâu cho sản xuất. Đây chính là hướng tiếp cận mà VTI Solutions mang đến thông qua hệ sinh thái phần mềm quản trị sản xuất MESX.

MESX không chỉ dừng ở việc số hóa dữ liệu xưởng sản xuất, mà còn:

• Thu thập dữ liệu thời gian thực từ máy móc, con người, công đoạn

• Chuẩn hóa quy trình và luồng dữ liệu sản xuất

• Kết nối kế hoạch – thực tế – chất lượng – bảo trì trên một nền tảng thống nhất

Trên nền tảng đó, Digital Twin không còn là khái niệm trừu tượng, mà trở thành bản sao số vận hành song song với nhà máy thật, hỗ trợ nhà quản lý ra quyết định nhanh, chính xác và có cơ sở dữ liệu rõ ràng.

Nhận tư vấn miễn phí

Tạm kết

Trong tương lai, lợi thế cạnh tranh của nhà máy không chỉ nằm ở máy móc hiện đại, mà ở khả năng nhìn thấy – hiểu – và dự đoán toàn bộ hệ thống sản xuất. Digital Twin, khi được đặt đúng vị trí trong hệ sinh thái số như MESX, sẽ trở thành bộ não số, giúp nhà máy vận hành linh hoạt, tối ưu và bền vững trong kỷ nguyên sản xuất thông minh.

 

5432105/5 - (1 bình chọn)