Digital Twin — Virtuálna replika fyzického zariadenia, systému alebo procesu v reálnom čase, umožňujúca simuláciu, monitoring a prediktívnu analytiku.
Digital Twin — Digitálne dvojča
Digitálne dvojča (Digital Twin) je dynamická virtuálna reprezentácia fyzického objektu, systému alebo procesu, ktorá je priebežne synchronizovaná so svojím reálnym náprotivkom prostredníctvom senzorových dát, IoT konektivity a výpočtových modelov.
Ako fungujú digitálne dvojčatá?
| Komponent | Popis | Príklad |
|---|
| Fyzická entita | Reálny objekt alebo systém | Priemyselný robot, veterná turbína |
| Virtuálny model | Digitálna replika (CAD, simulácia) | 3D model s tepelnou/mechanickou simuláciou |
| Dátový most | IoT senzory + konektivita | Teplota, vibrácie cez MQTT/OPC UA |
Dáta prúdia obojsmerne:
- Fyzické → Virtuálne: Telemetria senzorov aktualizuje model v reálnom čase.
- Virtuálne → Fyzické: Výsledky simulácie spúšťajú riadiace akcie.
Typy digitálnych dvojčiat
| Typ | Rozsah | Použitie |
|---|
| Komponentové | Jednotlivý diel alebo senzor | Predpoveď opotrebenia ložísk |
| Majetkové | Kompletné zariadenie | Monitoring priemyselného robota |
| Systémové | Prepojené systémy | Optimalizácia výrobnej linky |
| Procesné | End-to-end workflow | Logistika dodávateľského reťazca |
Úrovne vyspelosti
| Úroveň | Schopnosť | Popis |
|---|
| 1 — Deskriptívna | Monitoring | Vizualizácia aktuálneho stavu zo senzorov |
| 2 — Diagnostická | Analýza príčin | Korelácia anomálií s prevádzkovými podmienkami |
| 3 — Prediktívna | Predpoveď | ML predpoveď zlyhania, zostávajúca životnosť |
| 4 — Preskriptívna | Autonómna optimalizácia | Automatická úprava parametrov |
| 5 — Autonómna | Samoliečba | Detekcia a riešenie problémov bez ľudského zásahu |
Digitálne dvojčatá pre hardvérové produkty
Počas návrhu
- Virtuálne prototypovanie — Testovanie tepelného, mechanického a elektrického správania pred výrobou.
- Prieskum návrhového priestoru — Simulácia tisícok konfigurácií.
- Predpoveď signálovej/výkonovej integrity — Simulácia PCB za reálnych podmienok.
Počas výroby
- Optimalizácia procesov — Monitoring SMT, reflow spájkovania.
- Predpoveď kvality — ML modely predpovedajú defekty pred finálnym testom.
Počas prevádzky
- Prediktívna údržba — Predpoveď zlyhania komponentov pomocou senzorových dát.
- Správa flotily — Monitoring tisícov nasadených IoT zariadení súčasne.
Technologický stack
| Vrstva | Technológie |
|---|
| Edge computing | FPGA/SoC senzorová fúzia, predspracovanie v reálnom čase |
| Konektivita | MQTT, OPC UA, LoRaWAN, 5G |
| Dátová platforma | Časové databázy (InfluxDB), dátové jazerá |
| Modelovanie | FEM (ANSYS, COMSOL), systémová simulácia (Simulink) |
| AI/ML | TensorFlow Lite, ONNX Runtime, detekcia anomálií |
Súvisiace pojmy
- IoT — Senzorové siete zásobujúce digitálne dvojčatá dátami.
- Edge AI — On-device inteligencia pre lokálne spracovanie.
- SoC — System-on-Chip zariadenia pre edge výpočty digitálnych dvojčiat.
