Digital Twin คู่เสมือนดิจิทัลในยุคแห่งนวัตกรรม


Posted 20 Feb 2021 11:38 | 194 views

เทคโนโลยีฝาแฝดเปลี่ยนโลก ความน่าอัศจรรย์การโคลนนิ่งอย่างเรียลไทม์


Source: https://th.mouser.com/images/microsites/Digital-Twins-Offer-Unmatched-Insights-For-Design-Engineers.png

          Digital Twins หรือ ฝาแฝดดิจิทัล คือ แบบจำลองเสมือนของวัตถุทางกายภาพที่ถูกสร้างขึ้นจากการบูรณาการเทคโนโลยีหลายอย่าง เช่น  AI Algorithm, IoT, Cloud Computing และเทคโนโลยีอื่น ๆ เข้าด้วยกัน เพื่อสร้างแบบจำลองฝาแฝด ที่สามารถแสดงรายละเอียดคุณสมบัติเกือบเทียบเท่าวัตถุจริง สามารถแสดงคุณลักษณะในอดีตและให้ข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งที่อาจเกิดขึ้นในอนาคต


Source: https://www.vizexperts.com/blog/digital-twin-and-its-impact-on-industry-4-0


จุดเริ่มต้นของ Digital Twin


          ต้นแบบนั้นถูกนำมาทดลองใช้ครั้งแรกในช่วงปี 1970 โดย NASA จากเคสที่โด่งดังอย่าง ยาน Apollo 13 ที่ถังออกซิเจนได้ระเบิดระหว่างภารกิจ แต่โชคยังดีที่ทุกสถานการณ์เกี่ยวกับยานลำนี้ได้ถูกจำลองไว้แล้วก่อนออกเดินทาง ทำให้เหล่าวิศวกรภาคพื้นสามารถตรวจสอบและแก้ไขปัญหาได้แม้ว่าจะอยู่ห่างกว่า 200,000 ไมล์ห่างออกไป
 

ภาพจำลองอุบัติเหตุของยานอพอลโล 13


Source: https://www.catdumb.tv/wp-content/uploads/2020/03/apollo-13-render.jpg


ในโลกของ Digital Twin นั้นจะมีหลักการวิเคราะห์ข้อมูล 2 รูปแบบเสมอ คือ

  1. รูปแบบทางกายภาพ (Physical) ซึ่งมีตัวตนและจับต้องได้
  2. ฝาแฝดดิจิตอลของมัน (Digital Twin) ที่มีลักษณะเป็นแบบจำลองของวัตถุทางกายภาพ
     


Source: https://www.vizexperts.com/blog/digital-twin-and-its-impact-on-industry-4-0
 

         Digital Twin ที่มีประสิทธิภาพจะต้องมีคุณสมบัติคล้ายคลึงกับวัตถุทางกายภาพมากที่สุดเพื่อให้ได้มาซึ่งผลลัพธ์ที่แม่นยำ และสามารถตอบสนองการใช้งานและจุดประสงค์ของผู้ใช้ได้ ไอบีเอ็ม (IBM) บริษัทที่เชี่ยวชาญด้านระบบคอมพิวเตอร์ กล่าวว่า การสร้าง Digital Twin สามารถทำได้จากการบูรณาการเทคโนโลยีหลัก 3 ชนิดเข้าด้วยกัน ได้แก่

 

  1. เทคโนโลยีการสร้างแบบจำลองและวัตถุเสมือน ที่สามารถนำเสนอข้อมูลไม่ว่าจะเป็นในรูปแบบ 3D หรือวัตถุเสมือน
  2. เทคโนโลยี Sensor และ IoT ที่ถูกนำมาใช้ในการเก็บรวบรวมข้อมูลทางกายภาพ และข้อมูลที่จำเป็นจากอุปกรณ์ต้นแบบ
  3. ระบบการประมวลผลคุณภาพสูงที่สามารถวิเคราะห์และนำเสนอข้อมูล รวมถึงตรวจพบข้อผิดพลาด และโอกาสในการพัฒนาอุปกรณ์ต้นแบบ

ขั้นตอนในการทำงานของ Digital Twin ?

  1. Integrate: การติดตั้งอุปกรณ์เซ็นเซอร์ให้กับอุปกรณ์หรือชิ้นส่วนต่างๆ ในกระบวนการจัดเก็บข้อมูลการทำงานหรือข้อมูลสภาพแวดล้อมการทำงานเพื่อสร้าง Digital Twin
     
  2. Connect : เซ็นเซอร์จะทำหน้าที่เชื่อมต่อสื่อสารระหว่างโลกจริงและโลกดิจิทัลเข้าไว้ด้วยกัน เพื่อทำการดึงข้อมูลจากอุปกรณ์หรือกระบวนการมาวิเคราะห์ต่อไป
     
  3. Analyze : นำข้อมูลที่ได้จากการจัดเก็บจากเซ็นเซอร์ในจุดต่างๆ มาทำการวิเคราะห์ แล้วสร้างโมเดลเพื่อจำลองการทำงานของ Digital Twin นอกจากนี้ยังสามารถใช้เทคนิค Machine Learning ในการทำนายเหตุการณ์ผิดปกติเพื่อป้องกันการเกิดปัญหา
     
  4. Leverage : องค์ความรู้ที่ได้จากการวิเคราะห์จะถูกนำมาใช้พัฒนาในกระบวนการทำงานต่างๆ เช่น ลดเวลาในการออกแบบผลิตภัณฑ์ นำไปสู่การเป็นตัวสินค้าได้รวดเร็ว สร้างความได้เปรียบในการแข่งขัน ปรับปรุงกระบวนการผลิตในโรงงาน เพื่อลดหรือป้องกันปัญหาที่อาจจะเกิดขึ้นจากของเสีย (Defect) เวลาหยุดการเดินเครื่องจักร (Downtime) เนื่องจากการซ่อมบำรุงที่ไม่คาดคิดรวมไปถึงจะทำให้การบริหารการจัดซื้อวัตถุดิบ และการวางแผนการผลิตทำได้ง่ายและมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น

Digital Twin กับบริบทที่มีต่อประเทศไทย
 

          ในยุคแห่งนวัตกรรมดิจิทัลและเทคโนโลยีนั้น มีเทคโนโลยีใหม่ๆเกิดขึ้นอย่างมากมาย ที่ทำให้เกิดประโยชน์ต่ออุตสาหกรรม หากภาคอุตสาหกรรมสามารถบูรณาการเทคโนโลยีเข้ากับระบบการผลิตได้ก็จะช่วยให้การผลิตมีความยืดหยุ่นมากขึ้น รวมไปถึงลดการใช้วัตถุดิบ ซึ่งจะนำไปสู่การเพิ่มประสิทธิภาพให้กับการผลิต และก่อให้เกิดการประหยัดต้นทุนและเพิ่มกำไรให้กับธุรกิจได้ ผู้ประกอบการจึงจำเป็นต้องพัฒนาศักยภาพของตัวเองอย่างต่อเนื่องและประยุกต์ใช้เทคโนโลยีเพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขันระดับโลกได้

Digital Twins กับการสร้างมูลค่าเพิ่มทางธุรกิจ

1. ด้านค่าใช้จ่ายในการออกผลิตภัณฑ์ใหม่

  • ลดระยะเวลาในการออกแบบผลิตภัณฑ์ใหม่สู่ตลาด
  • ลดค่าใช้จ่ายในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่
  • ลดผลกระทบต่อ Supply Chain ในกรณีที่มีระยะเวลาในการรอคอยวัตถุดิบ (Lead Time) นาน

2. ด้านค่าใช้จ่ายในการดำเนินการ 

  • ปรับปรุงกระบวนออกแบบผลิตภัณฑ์ให้ทำได้ง่าย ตอบโจทย์ลูกค้า  และลดค่าใช้จ่ายในการวิจัยและพัฒนา
  • พัฒนาประสิทธิภาพของเครื่องจักรหรืออุปกรณ์ที่ใช้ในการผลิตสินค้า
  • ลดความไม่แน่นอนในการปฏิบัติงานของพนักงานและกระบวนการทำงาน

3. ด้านคุณภาพงาน

  • พัฒนาคุณภาพของสินค้าหรือผลิตภัณฑ์ให้ดีขึ้นในกระบวนการผลิต
  • คาดการณ์และตรวจพบถึงแนวโน้มของคุณภาพงานที่จะก่อให้เกิดของเสียได้ทันท่วงที ก่อนที่จะเกิดปัญหาขึ้น
  • ควบคุมคุณภาพสินค้าและคาดการณ์ได้ว่าจะเกิดปัญหาด้านคุณภาพงานขึ้นเมื่อใด

4. ด้านการรับประกันและการให้บริการ

  • รู้ถึงสถานะและการตั้งค่า (Configuration) ในปัจจุบันของอุปกรณ์ต่างๆ เพื่อให้เกิดการบริการกับลูกค้าที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพ
  • สร้างการทำงานในเชิงรุก เพิ่มความถูกต้องแม่นยำในด้านการรับปรกันสินค้า และสร้างความพึงพอใจให้กับลูกค้า พร้อมลดค่าใช้จ่ายในการรับประกันสินค้าได้

         


Source: https://os.mreport.co.th/medias/upload/news/JUNE%202018/1806310086-01-Software-DigitalTwin.jpg
 

          เทคโนโลยี Digital Twin เริ่มมีการเปิดตัวในประเทศไทยบ้างแล้ว เช่น ACOPOStrak ของบริษัท B&R Industrial Automation ที่เป็นเทคโนโลยีสายพานลำเลียงอัจฉริยะ มีการติดตั้งซอฟต์แวร์ Digital Twin ช่วยให้ผลิตภัณฑ์สามารถหลีกเลี่ยงการชน ซึ่งได้จากการค้นหาเส้นทางที่เหมาะสม การทำงานของระบบ Digital Twin ในเครื่อง ACOPOStrak เริ่มจาก การสร้างสำเนาระบบของเครื่องที่สร้างขึ้นโดยตรงจากรหัสแอปพลิเคชันจริง ทำให้ระบบควบคุมการเคลื่อนไหวนี้สามารถระบุปัญหาในอนาคตได้ ตั้งแต่ช่วงเริ่มต้นของการผลิตโดยให้ข้อมูลการทำงานที่มีความละเอียดสูงระบบที่เชื่อมต่อกัน ช่วยให้ระบบการขนส่งทำงานได้อย่างราบรื่นคล่องตัว รวมถึงลดเวลาที่ใช้ในการออกแบบเครื่องจักรหรือใช้ผลิตภัณฑ์ใหม่ๆ บนเครื่องจักรที่มีอยู่


การเชื่อมต่อ 5G และเทคโนโลยี Digital Twin ในอนาคต
 

          โปรโตคอลการเชื่อมต่อที่เอื้อให้เกิดการใช้งานและใช้ประโยชน์จาก IoT มีพัฒนาการก้าวหน้ามาตั้งแต่เทคโนโลยี 2G 3G ไปจนถึงโปรโตคอลใหม่ๆ เช่น Sigfox, Narrowband IoT (NB-IoT), LoRa รวมถึงเทคโนโลยีแห่ง อนาคตอย่าง 5G ก็ยังมี Digital Twin หรือฝาแฝดดิจิทัล ที่มีศักยภาพช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการเชื่อมต่อการสื่อสาร และการทำงานร่วมกันในระบบนิเวศของ IoT ได้ด้วย

          บทบาทสำคัญของ Digital Twin ในการพัฒนาและยกระดับอุตสาหกรรมการผลิต จะช่วยให้ผู้ผลิตสามารถมองเห็นและตรวจสอบผลิตภัณฑ์และกระบวนการต่างๆ ซึ่งช่วยในการปรับปรุงและพัฒนากระบวนการผลิตเพื่อรองรับการเปลี่ยนแปลงในอนาคต และยังช่วยให้เกิดการส่งต่อและแลกเปลี่ยนข้อมูลอย่างต่อเนื่อง ตั้งแต่การวางแผนการผลิต การประมวลผล จนถึงการปฏิบัติงานของเครื่องจักร


Source: https://mpics.mgronline.com/pics/Images/563000007579302.JPEG 

       

          เทคโนโลยี IoT รวมถึง Digital Twin นับเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่ช่วยผลักดันให้ธุรกิจต่างๆ เข้าสู่ความเป็น Industry 4.0  นอกจากนี้เทคโนโลยี Digital Twin ไม่เพียงแต่มีบทบาทในอุตสาหกรรมการผลิตเท่านั้น แต่ภาคอุตสาหกรรมอื่นๆ ยังสามารถนำ Digital Twin ไปประยุกต์ใช้งานได้อีกด้วย เช่น บริษัทกลุ่มสินค้าอุปโภคบริโภค สามารถนำข้อมูลที่เกิดจากการใช้งานผลิตภัณฑ์ และพฤติกรรมของผู้บริโภคมาใช้ในการปรับปรุงการออกแบบสินค้าให้ดียิ่งขึ้น เป็นต้น

 

         การเชื่อมต่อ 5G และเทคโนโลยี Digital Twin ในอนาคต แรงงานในโรงงานการผลิตจะถูกแทนที่ด้วยหุ่นยนต์และมีระบบอัตโนมัติเพิ่มขึ้นเป็นอย่างมาก หุ่นยนต์จะได้รับการพัฒนาให้มีความชาญฉลาด และสามารถทำงานได้อย่างหลากหลายมากขึ้น เช่น

 

  • หุ่นยนต์หยิบยกชิ้นงาน (Pick-and-Place Robot) จะสามารถจัดการกับสิ่งของที่มีขนาดใหญ่ขึ้นและมีน้ำหนักมากขึ้นด้วยความแม่นยำ
     
  • พาหนะลำเลียงวัสดุอัตโนมัติ (Automated Guided Vehicles: AGVs) จะได้รับการพัฒนาให้สามารถทำงานได้อิสระอย่างแท้จริง โดยจะสามารถตรวจจับสภาพแวดล้อมเพื่อหลบหลีกหรือดำเนินการเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดความบาดเจ็บหรือ เสียหายต่อพนักงาน อาคาร และทรัพย์สินอื่นๆ ภายในโรงงาน

 


Use-case

1. ฝาแฝดดิจิทัลในอุตสาหกรรม  Healthcare         

          หนึ่งใน use case ที่น่าสนใจของ digital twin ที่จะมายกระดับวงการแพทย์และเพื่อเพิ่มโอกาสในการช่วยชีวิตคน คือ การใช้ digital twin ในการจำลอง genomic makeup physiological characteristics และ lifestyle ของคน เพื่อที่จะทดลองวัดผลวิธีรักษาโรคต่างๆ เพื่อหาวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด 


Source: https://awareth.aware-cdn.net/wp-content/uploads/2019/06/Digital-Twin_Philips.jpg
 

          ยกตัวอย่างบริษัท Dassault ผู้พัฒนา Living heart หรือแบบจำลองหัวใจของคนซึ่งรวบรวมข้อมูลทั้งภาพสองมิติของหัวใจ ลักษณะการเต้นของหัวใจรวมถึงรายละเอียดอื่น ๆ เพื่อที่จะเอามาสร้างหัวใจจำลองของคนนั้นๆ สำหรับการเตรียมการวางแผนการรักษา และตรวจดูปัจจัยเสี่ยงของโรคที่เกี่ยวกับหัวใจ 

          อีกหนึ่งบริษัทอย่าง Sim&Cure start-up ก็ได้พัฒนาซอฟต์แวร์ลักษณะเดียวกัน เพื่อจำลองโครงสร้างของสมองคนในการพัฒนาวิธีการรักษาโรคหลอดเลือดในสมองโป่งพอง วิธีนี้ช่วยลดอัตราความผิดพลาดของการรักษาลงได้กว่า 3-4 เปอร์เซ็นต์และได้ช่วยชีวิตคนแล้วกว่า 1,500 รายใน 25 ประเทศ

 

2. ฝาแฝดดิจิทัลใน show-biz


Source: https://mms.businesswire.com/media/20190129005365/en/702840/5/ObEN_Personal_AI_Hosts_CCTV.jpg

 

          ในงาน CCTV Spring Festival Gala 2019 ได้มีการเปิดตัวพิธีกรดิจิทัล 4 คนที่จำลองทุกอย่างจากพิธีกรที่เป็นคนจริงๆ โดยพิธีกรดิจิทัลเหล่านี้ สามารถโต้ตอบกับแฟนๆได้ไม่ต่างจากตัวจริง ทั้งการทำหน้า-ทำตา ไปจนถึงความรู้สึกนึกคิดต่างๆ เนื่องจากถูกบรรจุข้อมูลของต้นแบบผนวกกับเทคโนโลยีอย่าง machine learning, computer vision, natural language processing และ speech synthesis ไว้หมดแล้ว ทั้งนี้ ObEN ผู้พัฒนาหวังว่านวัตกรรมดังกล่าวจะช่วยให้เหล่าศิลปิน ดาราสามารถใกล้ชิดกับแฟนคลับได้มากขึ้น รวมถึงเปิดช่องทางใหม่ ๆ ให้กับกลุ่มคนเหล่านี้ให้เข้าถึงผู้ชมใหม่ได้ง่ายยิ่งขึ้น

 

3. ฝาแฝดดิจิทัลใน smart city


Source:https://govinsider.asia/wp-content/uploads/2018/01/VirtualSingapore4.bmp

 

          ทุกคนคงรู้จักสิงคโปร์ในนามผู้นำด้าน smart city ของโลก เมื่อปี 2018 Dassault บริษัทเดียวกันกับที่พัฒนา Living Heart ได้ทำการจำลอง digital twin ของสิงคโปร์ไว้ทั้งเกาะ ไว้ใน Virtual Singapore  ซึ่งได้รับการตอบรับจากหน่วยงานของสิงคโปร์เป็นอย่างดี โดยหวังว่านวัตกรรมนี้จะเข้ามามีบทบาทอย่างมากในการยกระดับ smart city ให้ smart ยิ่งขึ้น 

          ยกตัวอย่างเช่น การทำ simulation สำหรับปรับปรุงการสัญจรของพื้นที่ต่างๆ สามารถทำได้โดยไม่ต้องเข้าไปสำรวจสถานที่จริงเนื่องจาก digital twin ได้รวบรวมข้อมูลทั้งข้อมูล GIS ทั่วไปอย่างแผนที่ ข้อมูลที่ดิน ไปจนถึงข้อมูล dynamic อย่างสภาพอากาศ สภาพจราจร จำนวน footfall ไว้หมดแล้ว ซึ่งเมื่อผนวกกับเครื่องมือ analytics แล้วก็สามารถออกแบบวางแผนได้ว่าการวางผังเมืองหรือการปรับนโยบายแบบไหนจะมีประสิทธิภาพและเป็นประโยชน์ต่อสังคมมากที่สุด


 การใช้งาน Digital Twins

การผลิต: Digital Twins ส่งผลอย่างมากต่อวิธีการระบุสิ่งต่างๆ ทำให้การผลิตมีประสิทธิภาพและเหนือกว่าในขณะที่ลดเวลาในการรับส่งข้อมูล

รถยนต์: Digital Twins สามารถใช้เป็นส่วนหนึ่งของภาครถยนต์ เพื่อสร้างโมเดลเสมือนจริงของยานพาหนะที่เกี่ยวข้อง มันจับข้อมูลการทำงานของยานพาหนะและช่วยในการแก้ไขจุดที่เชื่อมต่อการดำเนินการของยานพาหนะ

ขายปลีก: การดำเนินการแบบ Digital Twin สามารถเพิ่มประสบการณ์ของลูกค้ารายย่อยโดยการสร้างฝาแฝดเสมือนสำหรับลูกค้าและนำเสนอสินค้าให้กับลูกค้าได้

ดูแลสุขภาพ/ด้านการแพทย์: Digital Twins ควบคู่ไปกับข้อมูลจาก IoT ถือเป็นส่วนสำคัญของการดูแลสุขภาพ โดยอาศัยการติดเซ็นเซอร์ใ้ห้กับคนไข้ เพื่อส่งสัญญาณและส่งข้อมูลด้านสภาพร่างกายต่างๆไปให้กับแพทย์ ทำให้แพทย์สามารถติดตามและตรวจสอบอาการของคนไข้พร้อมทั้งเฝ้าระวังและป้องกันก่อนที่คนไข้จะเกิดอาการป่วยขึ้นได้ อีกทั้งยังสามารถให้การรักษาคนไข้แบบส่วนตัวได้อีกด้วย

การขนส่งหรือโลจิสติกส์: สามารถใช้ในการตรวจสอบติดตามสินค้าแบบเรียลไทม์ (Real time) และให้ข้อมูลถึงสถานะของสินค้ากับลูกค้าได้ตลอดเวลา ตลอดจนบริหารจัดการพาหนะที่ใช้ในการขนส่งเพื่อให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุด

ด้านโครงสร้างพื้นฐาน: ข้อมูลของเซ็นเซอร์ที่ถูกติดตั้งตามจุดต่างๆ ในบริเวณที่ทำการศึกษาจะถูกส่งเข้าไปยังห้องคอนโทรลรูม เพื่อให้นักวิเคราะห์สามารถศึกษา วิเคราะห์และจำลอง เพื่อหาคำตอบที่ดีที่สุดในการบริหารจัดการสภาพการจราจร การบริหารน้ำ หรือการบริหารน้ำเสีย


 


Source:https://www.chalmers.se/en/departments/ims/PublishingImages/Digital-twin-in-factory-shutterstock.png
 

          ทิศทางในอนาคต เนื่องจาก Digital Twin มีความเกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีอื่นๆ ไม่ว่าจะเป็น Big data AI Machine leraning รวมถึง IoT ในการจัดการข้อมูลผ่านเซ็นเซอร์จึงคาดการณ์ได้ว่า เทคโนโลยี Digital Twin จะมีการใช้งานอย่างแพร่หลายทั่วโลก รวมถึงในประเทศไทยเพื่อสอดคล้องกับการเพิ่มขึ้นของการใช้งานเทคโนโลยีต่างๆ ทั้งนี้มูลค่าตลาด Digital Twin ทั่วโลก คาดว่าจะเติบโตจาก 71.9 หมื่นล้านบาท (ปี 2017) เป็น 4.9 แสนล้านบาท ภายในปี 2023 ด้วยอัตราการเติบโตเฉลี่ย 37.87% ต่อปี และคาดว่าภูมิภาคเอเชียแปซิฟิกจะมีอัตราการเติบโตสูงที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับภูมิภาคอื่นๆ ในช่วงระยะเวลาดังกล่าว 


 

อ้างอิงจาก
https://www.vizexperts.com/blog/digital-twin-and-its-impact-on-industry-4-0
https://job-wizards.com/en/digital-twins-doubling-the-potential-for-innovation/
https://www.depa.or.th/th/article-view/article1-2563
http://www.mitrpholmodernfarm.com/
https://www.stock2morrow.com/article-detail.php?id=2579
https://govinsider.asia/digital-gov/meet-virtual-singapore-citys-3d-digital-twin/