Digital Twin คืออะไร ? รู้จักกับเทคโนโลยีสุดล้ำ ขับเคลื่อนอุตสาหกรรม

Digital Twin คืออะไร ?

ทุกคนเคยสงสัยกันไหมว่าทำไมเทคโนโลยีถึงพัฒนาไปอย่างรวดเร็ว ? หนึ่งในกุญแจสำคัญคือ เทคโนโลยี "Digital Twin (ฝาแฝดดิจิทัล)" เทคโนโลยีที่ปฏิวัติวงการอุตสาหกรรม และธุรกิจต่างๆ ด้วยการสร้างแบบจำลองเสมือนจริงของระบบ ช่วยให้เราสามารถทำนายปัญหาที่อาจเกิดขึ้นได้ล่วงหน้า, ปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงาน และลดต้นทุนได้อย่างมาก ซึ่งเป็นส่วนช่วยสำคัญในการผลักดันความเป็นไปได้ของเทคโนโลยีใหม่ ๆ ให้เกิดขึ้นจริง

และในบทความนี้จะพาทุกคนไปทำความรู้จักกับ ความหมาย, ประวัติศาสตร์, หลักการทำงาน, ความแตกต่างของ Digital Twin กับการจำลอง, ประเภท, ประโยชน์, การประยุกต์ใช้ และอนาคตของ Digital Twin กัน ...

เทคโนโลยี Digital Twin คืออะไร ? (What is a Digital Twin Technology ?)

สำหรับคำว่า "Digital Twin" คือ การจำลองแบบเสมือนจริงของวัตถุ, สิ่งของ, ระบบ หรือแม้กระทั่งเมืองทั้งเมือง นำมาสร้างขึ้นในโลกดิจิทัล โดยออกแบบมาให้สะท้อน (Reflect) ถึงวัตถุทางกายภาพอย่างแม่นยำ ครอบคลุมวงจรชีวิต (Lifecycle) ของวัตถุ, อัปเดตข้อมูลแบบเรียลไทม์ และใช้การจำลอง (Simulation), การเรียนรู้ของเครื่อง (Machine Learning) และการให้เหตุผล เพื่อช่วยในการตัดสินใจ

เปรียบเสมือนมี "ฝาแฝด" ในโลกดิจิทัลที่สามารถทำทุกอย่างได้เหมือนกับของจริง แต่เป็นในรูปแบบจำลอง เช่น ทดลองการทำงาน, วิเคราะห์ปัญหา และทำนายผลลัพธ์ที่อาจเกิดขึ้นได้ล่วงหน้านั่นเอง

ภาพจาก : https://ohsl.us/Amity%20Internship%20Projects/Digital%20Twin%3A%20Market%20Research%20Survey

ประวัติศาสตร์ของ เทคโนโลยี Digital Twin (History of Digital Twin Technology )

อันที่จริงแล้วแนวคิดของเทคโนโลยี Digital Twin ปรากฏขึ้นครั้งแรกในปี ค.ศ. 1991 (พ.ศ. 2534) จากหนังสือ "Mirror Worlds" ของ David Gelernter แต่ถ้าให้ชัดเจนก็ Dr.Michael Grieves ซึ่งในขณะนั้นเป็นอาจารย์อยู่ที่มหาวิทยาลัยมิชิแกน ได้รับเครดิตจากการนำแนวคิดการสะท้อน (Mirror) มาประยุกต์ใช้กับการผลิตเป็นครั้งแรกในปี ค.ศ. 2002 (พ.ศ. 2545) และนำเสนอแนวคิดซอฟต์แวร์ที่ใช้จำลองแบบเสมือนจริงเป็นทางการครั้งแรก ต่อมาในปี ค.ศ. 2010 (พ.ศ. 2553) John Vickers จาก NASA ได้แนะนำให้ใช้คำศัพท์ว่า "Digital Twin" สำหรับเทคโนโลยีที่จำลองระบบแบบนี้

ภาพจาก : https://www.researchgate.net/figure/fig2_369830792

อย่างไรก็ตาม แนวคิดหลักของการใช้ Digital Twin คือวิธีการในการศึกษาวัตถุทางกายภาพ หากมองย้อนไปในช่วงแข่งขันทางอวกาศ สามารถกล่าวได้ว่า NASA เป็นผู้บุกเบิกการใช้เทคโนโลยี Digital Twin ได้เลย เพราะในภารกิจสำรวจอวกาศในช่วงทศวรรษปี ค.ศ. 1960 (พ.ศ. 2503) ยานอวกาศแต่ละลำถูกจำลองการลงจอดอย่างแม่นยำในเวอร์ชันภาคพื้นดินก่อน ซึ่งใช้สำหรับศึกษา และจำลองสถานการณ์โดยเจ้าหน้าที่ NASA ก่อนที่จะไปลงจอดบนดวงจันทร์จริง แน่นอนว่าใช้การจำลองที่ทำในโลกความเป็นจริงเลย

การทดสอบ Lunar Landing Research Vehicle (LLRV) บนพื้นโลก ภาพจาก : https://www.nasa.gov/image-detail/amf-e-14754/

เทคโนโลยี Digital Twin ทำงานอย่างไร ? (How does Digital Twin work ?)

หลักการการทำงานของ Digital Twin สามารถยกตัวอย่างให้เข้าใจง่าย โดยยกตัวอย่างวัตถุที่ถูกศึกษาเช่น รถยนต์ จะถูกติดตั้งเซนเซอร์ต่าง ๆ มากมาย ที่ส่วนประกอบสำคัญซึ่งเกี่ยวข้องกับการทำงาน เซนเซอร์เหล่านี้จะตรวจวัดข้อมูลทางกายภาพเช่น ความเร็ว, อุณหภูมิ, อัตราส่วนน้ำมันต่ออากาศ และอื่น ๆ ระบบประมวลผลจะรับข้อมูลเหล่านี้นำไปประมวลผล และประยุกต์ใช้สร้างสำเนาดิจิทัลขึ้นมาอย่างต่อเนื่อง

หลังจากได้รับข้อมูลที่เกี่ยวข้องแล้ว แบบจำลองดิจิทัลสามารถใช้ข้อมูลที่ได้รับในการจำลองสถานการณ์ต่าง ๆ วิเคราะห์ปัญหาประสิทธิภาพ และสร้างการปรับปรุงที่เป็นไปได้ โดยเป้าหมายสูงสุดคือการได้รับความรู้ที่มีค่าสามารถนำไปใช้ปรับปรุงวัตถุทางกายภาพดั้งเดิมได้

ภาพจาก : https://www.smlease.com/entries/technology/what-is-digital-twin-technology/

เทคโนโลยี Digital Twin แตกต่างจาก Simulation อย่างไร ? (What is the difference between Digital Twin and Simulation Technologies ?)

ทั้ง Digital Twin และ Simulation (การจำลอง) ต่างก็ใช้แบบจำลองเสมือนจริง แต่ Digital Twin เป็นสภาพแวดล้อมเสมือนจริงที่ครอบคลุมมากกว่า การจำลองมักจะศึกษาเพียงกระบวนการเดียว ในขณะที่ Digital Twin สามารถจำลองหลายกระบวนการได้พร้อม ๆ กัน

นอกจากนี้ Digital Twin ยังใช้ข้อมูลแบบเรียลไทม์ในการปรับปรุงแบบจำลองอยู่เสมอ ทำให้สามารถศึกษาปัญหาได้ครอบคลุม และแม่นยำกว่าการจำลองแบบเดิม ส่งผลให้สามารถพัฒนาผลิตภัณฑ์ และกระบวนการได้ดียิ่งขึ้น

ภาพจาก : https://fractal.ai/blog/digital-twin-vs-simulations-the-quick-cheat-sheet/

ประเภทของ เทคโนโลยี Digital Twin (Types of Digital Twin Technology)

Digital Twin มีหลายประเภทขึ้นอยู่กับขนาดของกระบวนการ ความแตกต่างที่สำคัญที่สุดระหว่าง Digital Twin เหล่านี้คือขอบเขตการใช้งาน และเป็นเรื่องปกติที่จะพบ Digital Twin หลายประเภททำงานร่วมกันในระบบ หรือกระบวนการเดียว มาทำความรู้จักกับประเภทของ Digital Twin เพื่อทำความเข้าใจความแตกต่าง และการนำไปใช้งานกัน

ภาพจาก : https://www.sotatek.com/manufacturing-digital-twins-smart-factories-2024/

Component Twin หรือ Parts Twin

Digital Twin ส่วนประกอบ เป็นหน่วยพื้นฐานของ Digital Twin คือ ส่วนประกอบที่เล็กที่สุดที่สามารถทำงานได้ ส่วน Digital Twin ชิ้นส่วน มีความหมายที่ใกล้เคียงกันแต่เกี่ยวข้องกับส่วนประกอบที่มีความสำคัญน้อยกว่าเล็กน้อย

Asset Twin

Asset Digital Twin คือเมื่อนำ Digital Twin ทั้ง Component (ส่วนประกอบ) หรือ Parts (ชิ้นส่วน) หลาย ๆ ชิ้นมารวมกัน ก็จะกลายเป็น Digital Twin Asset หนึ่งชิ้น เช่น Digital Twin ของเครื่องจักรผลิต หรือ Digital Twin ของอาคาร

ช่วยในการติดตามสภาพของสินทรัพย์ (เครื่องจักร หรืออาคาร), ทำนายการบำรุงรักษา และเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของสินทรัพย์นั้น ๆ

System หรือ Unit Twin

เป็นระดับถัดไปที่สร้างขึ้นจากระบบที่ประกอบด้วยสินทรัพย์ (Asset) หลาย ๆ ชิ้นเช่น สายการผลิต, โรงงาน หรือเครือข่ายไฟฟ้า แสดงให้เห็นว่า Asset ต่าง ๆ เมื่อมาทำงานร่วมกันเป็นอย่างไร ? เพื่อให้สร้างระบบที่ทำงานได้อย่างสมบูรณ์ 

Process Twin

Digital Twin กระบวนการเป็น Digital Twin ที่สร้างขึ้นจากกระบวนการผลิต หรือกระบวนการทางธุรกิจ ซึ่งเผยให้เห็นว่าระบบต่าง ๆ ทำงานร่วมกันอย่างไร เพื่อสร้างโรงงานผลิตทั้งหมด ระบบเหล่านั้นจะถูกประสานกันเพื่อให้ทำงานประสิทธิภาพสูงสุด ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการ, ลดต้นทุน และปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์

ประโยชน์ของ เทคโนโลยี Digital Twin (Benefits of Digital Twin Technology)

ภาพจาก : https://www.sotatek.com/manufacturing-digital-twins-smart-factories-2024/

การวิจัย และพัฒนาที่ดีขึ้น

การใช้ Digital Twin ช่วยให้การวิจัย และออกแบบผลิตภัณฑ์ใหม่มีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยสร้างข้อมูลจำนวนมากเกี่ยวกับผลลัพธ์ที่เป็นไปได้ ข้อมูลดังกล่าวสามารถนำไปสู่ข้อมูลเชิงลึกที่ช่วยให้บริษัทปรับปรุงผลิตภัณฑ์ก่อนเริ่มการผลิตจริงได้

ประสิทธิภาพที่สูงขึ้น

แม้ว่าผลิตภัณฑ์ใหม่จะเริ่มผลิตแล้ว Digital Twin ก็สามารถช่วยจำลอง และตรวจสอบระบบการผลิตเพื่อให้สามารถรักษาประสิทธิภาพสูงสุดตลอดกระบวนการผลิตทั้งหมด

การจัดการวงจรชีวิตผลิตภัณฑ์

Digital Twin สามารถช่วยผู้ผลิตตัดสินใจเกี่ยวกับการจัดการผลิตภัณฑ์ที่สิ้นสุดอายุการใช้งาน และต้องได้รับการประมวลผลขั้นสุดท้าย ผ่านการรีไซเคิล หรือมาตรการอื่น ๆ โดยการใช้ Digital Twin พวกเขาสามารถกำหนด และแยกแยะวัสดุผลิตภัณฑ์ที่จะสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้นั่นเอง

อุตสาหกรรมที่ได้รับประโยชน์จาก เทคโนโลยี Digital Twin (Which industry can get benefits fron Digital Twin Technology ?)

แม้ว่า Digital Twin จะแสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการปฏิวัติอุตสาหกรรมมากมาย แต่การนำไปใช้งานก็ไม่ได้เหมาะสมกับทุกองค์กรหรือทุกผลิตภัณฑ์ การสร้าง และบำรุงรักษา Digital Twin ต้องใช้ทั้งทรัพยากร และความเชี่ยวชาญเฉพาะทาง ซึ่งอาจไม่คุ้มค่าสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีความซับซ้อนต่ำ หรือกระบวนการผลิตที่ไม่ได้ซับซ้อนมากนัก

อุตสาหกรรมที่ได้รับประโยชน์สูงสุดจาก Digital Twin

อย่างไรก็ตาม สำหรับอุตสาหกรรมที่มีโครงการขนาดใหญ่ และซับซ้อน Digital Twin ก็ได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพอย่างยิ่งในการเพิ่มประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น

• อุตสาหกรรมการผลิต : Digital Twin ช่วยให้สามารถจำลอง และวิเคราะห์กระบวนการผลิตทั้งหมดได้อย่างละเอียด ทำให้สามารถระบุจุดที่เกิดปัญหา และปรับปรุงประสิทธิภาพได้อย่างรวดเร็ว
• อุตสาหกรรมพลังงาน : Digital Twin ใช้ในการจำลองการทำงานของโรงไฟฟ้า และเครือข่ายไฟฟ้า ช่วยในการวางแผนการบำรุงรักษา และเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตพลังงาน
• อุตสาหกรรมก่อสร้าง : Digital Twin ช่วยให้สามารถสร้างแบบจำลองอาคาร และโครงสร้างพื้นฐานได้อย่างแม่นยำ ช่วยในการวางแผนการก่อสร้าง และลดความผิดพลาดได้อย่างดี
• อุตสาหกรรมยานยนต์ : Digital Twin ใช้ในการออกแบบ และพัฒนารถยนต์ ช่วยให้สามารถทดสอบสมรรถนะของรถยนต์ได้อย่างละเอียดก่อนที่จะเริ่มผลิตจริง

ปัจจัยขับเคลื่อนการเติบโตของตลาด Digital Twin

• การเพิ่มขึ้นของปริมาณข้อมูล : การเก็บรวบรวม และวิเคราะห์ข้อมูลจำนวนมากเป็นปัจจัยสำคัญในการสร้าง Digital Twin ที่มีประสิทธิภาพ
• ความก้าวหน้าของเทคโนโลยี : เทคโนโลยีต่างๆ เช่น เทคโนโลยี IoT, เทคโนโลยี AI และ การประมวลผลแบบกลุ่มเมฆ (Cloud Computing) ช่วยให้การสร้าง และใช้งาน Digital Twin เป็นไปได้ง่ายมากขึ้น
• ความต้องการเพิ่มประสิทธิภาพ และลดต้นทุน : องค์กรต่าง ๆ กำลังมองหาวิธีที่จะเพิ่มประสิทธิภาพในการดำเนินงาน และลดต้นทุน Digital Twin จึงเป็นทางออกที่น่าสนใจ
• การแข่งขันที่สูงขึ้น : องค์กรที่นำ Digital Twin มาใช้จะได้เปรียบในด้านการแข่งขันนั่นเอง

ตลาด Digital Twin คาดว่าจะเติบโตอย่างต่อเนื่องในอีกหลายปีข้างหน้า โดยมีการประยุกต์ใช้ที่หลากหลายมากขึ้น เช่น การใช้ Digital Twin ในการสร้างเมืองอัจฉริยะ, การดูแลสุขภาพ และการบิน เป็นต้น

การประยุกต์ใช้ เทคโนโลยี Digital Twin (Applications of Digital Twin Technology)

Digital Twin ไม่ได้เป็นเพียงแค่เทคโนโลยีใหม่ แต่กำลังกลายเป็นเครื่องมือสำคัญในการปฏิวัติอุตสาหกรรมต่าง ๆ หลายด้าน เช่น

อุปกรณ์ผลิตกระแสไฟฟ้า

เครื่องยนต์ขนาดใหญ่ เช่น เครื่องยนต์เจ็ท เครื่องยนต์รถไฟ และกังหันผลิตกระแสไฟฟ้า ได้รับประโยชน์อย่างมากจากการใช้งาน Digital Twin โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการช่วยกำหนดกรอบเวลาสำหรับการบำรุงรักษา (Preventive maintenance) ที่จำเป็นอย่างสม่ำเสมอ

ภาพจาก : https://www.primepower.com/blog/emergency-generator-inspection-seven-reasons-why-generators-fail

งานโครงสร้าง และระบบ

โครงสร้างทางกายภาพขนาดใหญ่ เช่น อาคารขนาดใหญ่ หรือแท่นขุดเจาะนอกชายฝั่ง สามารถปรับปรุงได้ผ่าน Digital Twin โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงระหว่างการออกแบบ นอกจากนี้ยังมีประโยชน์ช่วยในการออกแบบ ระบบที่ทำงานภายในอาคาร หรือโครงสร้างเหล่านั้น เช่น ระบบ HVAC (ระบบปรับอากาศ)

ภาพจาก : https://www.elogictech.com/blog/digital-twin-frame-the-construction-through-simulation

การดำเนินการผลิต

เนื่องจาก Digital Twin ถูกสร้างขึ้นเพื่อสะท้อนวงจรชีวิตทั้งหมดของผลิตภัณฑ์ จึงไม่น่าแปลกใจที่ Digital Twin จะกลายเป็นที่แพร่หลายในทุกขั้นตอนของกระบวนการผลิต ช่วยนำทางผลิตภัณฑ์จากการออกแบบไปจนถึงผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป และทุกขั้นตอนระหว่างกลาง

ภาพจาก : https://www.elogictech.com/blog/digital-twin-frame-the-construction-through-simulation

บริการด้านสุขภาพ

เช่นเดียวกันกับที่สามารถสร้างโมเดลสุขภาพส่วนบุคคล ข้อมูลที่สร้างขึ้นจากเซนเซอร์สามารถใช้ติดตามตัวชี้วัดสุขภาพต่าง ๆ และสร้างข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญ ช่วยแพทย์วินิจฉัยโรคได้แม่นยำขึ้น และพัฒนายารักษาโรคที่มีประสิทธิภาพ

ภาพจาก : https://www.faststreamtech.com/solutions/digital-twin/digital-twin-in-healthcare/

อุตสาหกรรมยานยนต์

รถยนต์แสดงถึงระบบที่ซับซ้อน และทำงานร่วมกันหลายประเภท Digital Twin ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการออกแบบรถยนต์ เพื่อให้ออกแบบรถยนต์ที่ปลอดภัย, ประหยัดพลังงาน และตอบสนองความต้องการของผู้บริโภคได้อย่างตรงจุด

ภาพจาก : https://www.txone.com/blog/digital-twins-benefits-and-challenges-revolutionary-technology-in-automotive-industries/

การวางผังเมือง

วิศวกรโยธา และผู้ที่เกี่ยวข้องกับการวางผังเมืองได้รับความช่วยเหลืออย่างมากจากการใช้ Digital Twin ซึ่งสามารถแสดงข้อมูลเชิงพื้นที่ 3 มิติ และ 4 มิติ แบบเรียลไทม์ และรวมระบบความเป็นจริงเสริมเข้ากับสภาพแวดล้อมที่สร้างขึ้น เพื่อวางแผนการพัฒนาเมืองอย่างยั่งยืน ลดผลกระทบจากภัยธรรมชาติ และสร้างสภาพแวดล้อมที่น่าอยู่

อนาคตของ เทคโนโลยี Digital Twin (Future of Digital Twin Technology)

อนาคตของ Digital Twin นั้นแทบจะไม่มีขอบเขต เนื่องจากปัจจุบันมีการทุ่มเทพลังสมองจำนวนมากให้กับการใช้งาน Digital Twin อย่างต่อเนื่อง ดังนั้น Digital Twin จึงเรียนรู้ทักษะ และความสามารถใหม่ ๆ อยู่ตลอดเวลา ซึ่งหมายความว่าเราสามารถสร้างข้อมูลเชิงลึกที่จำเป็นในการทำให้ผลิตภัณฑ์ดีขึ้น และกระบวนการมีประสิทธิภาพมากขึ้นได้อย่างต่อเนื่องไม่มีที่สิ้นสุดนั่นเอง

ภาพจาก : https://iotbusinessnews.com/2023/11/14/08950-iot-and-digital-twin-technology-shaping-the-future-of-industry-and-innovation/

บทสรุป ของ เทคโนโลยี Digital Twin (Digital Twin Technology Conclusion)

Digital Twin ได้ปฏิวัติวงการอุตสาหกรรม และการดำเนินงานต่าง ๆ ด้วยการสร้างแบบจำลองเสมือนจริงที่แม่นยำ และสามารถโต้ตอบได้ทำให้เราสามารถเข้าใจ และควบคุมระบบต่าง ๆ ได้อย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น การนำ Digital Twin มาประยุกต์ใช้ ไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงาน, ลดต้นทุน และลดความเสี่ยงในการดำเนินงานเท่านั้น แต่ยังเปิดโอกาสให้เกิดนวัตกรรมใหม่ ๆ ที่จะขับเคลื่อนอนาคตของอุตสาหกรรมอีกด้วย ในอนาคตเราจะเห็นการนำ Digital Twin ไปประยุกต์ใช้ในหลากหลายสาขามากยิ่งขึ้นอย่างแน่นอน