ในโลกที่เทคโนโลยีมีการพัฒนาแบบก้าวกระโดด และถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็น อุตสาหกรรมด้านพลังงาน อุตสาหกรรมการแพทย์ ตลอดจนอุตสาหกรรม HVAC และการสร้างห้องคลีนรูมก็เป็นอีกอุตสาหกรรมที่ได้นำเทคโนโลยี เช่น IoT รวมถึง Big data ถูกนำมาใช้พัฒนาห้องคลีนรูมให้มีประสิทธิภาพดีขึ้น โดยการเก็บข้อมูลที่ได้แบบ Real-Time นำมารวบรวมและประมวลผล ทำให้การควบคุม ติดตาม และการใช้พลังงานเป็นไปได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ และสะดวกต่อการบำรุงรักษา เช่น Predictive maintainance ที่นำข้อมูลที่ได้มาประมวลผลโดย AI เพื่อใช้คาดการณ์ข้อผิดพลาดและการวางแผนบำรุงรักษา ซึ่งเทคโนโลยีเหล่านี้ก็คือ “Digital Twin”
ทำความรู้จัก Digital Twin คืออะไร?
Digital Twin คือ โมเดลเสมือนจริงของวัตถุทางกายภาพที่สามารถทำงานได้เหมือนกับวัตถุจริง ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่มักนำมาจำลองโมเดล ตั้งแต่อุปกรณ์ชิ้นเดียวในโรงงานไปจนถึงการติดตั้งแบบเต็มรูปแบบ เช่น รถยนต์ ตึกอาคาร ตลอดจนการวางผังเมือง โดยมีการติดตั้งเซนเซอร์บนวัตถุจริงเพื่อเป็นกลไกเชื่อมต่อกันระหว่างตัววัตถุจริงและวัตถุเสมือนได้แบบ Real-time รวมถึงเชื่อมต่อข้อมูลอื่น ๆ เช่น อุณหภูมิ สภาพอากาศ ข้อมูลการใช้พลังงาน เป็นต้น เพื่อใช้สำหรับศึกษาประสิทธิภาพ หรือทดลองการพัฒนาก่อนนำกลับไปปรับใช้กับวัตถุจริงได้
โดยประวัติการใช้เทคโนโลยี Digital Twin เริ่มตั้งแต่ช่วงปี 1960 จากการที่ NASA นำไปใช้ในโครงการจำลองสภาพยานอวกาศที่ถูกส่งไปในภาคพื้นโลก เพื่อสร้างแบบจำลองวัตถุกายภาพที่อยู่บนอวกาศเป็นแบบให้ทางภาคพื้นดินให้สามารถทำงานในภาคพื้นดินได้ อย่างกรณีถังออกซิเจนของยาน Apollo 13 ระเบิด ซึ่งถูกจำลองสถานการณ์ด้วยเทคโนโลยี Digital Twin เอาไว้ก่อนออกเดินทาง เมื่อเกิดเหตุการณ์จริงทำให้วิศวกรภาคพื้นดินสามารถแก้ไขปัญหาได้อย่างทันท่วงที ซึ่งเหตุการณ์นี้ได้โด่งดังไปทั่วโลก และต่อมาในปี 1991 Digital Twin ได้ถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตต่าง ๆ มากขึ้น
หลักการทำงานของ Digital Twin
Digital Twin เป็นเทคโนโลยีที่ถูกสร้างขึ้นจากการบูรณาการเทคโนโลยีหลายอย่าง เช่น
- เทคโนโลยีการสร้างภาพ 3 มิติ หรือ VR และ AR สร้างรูปร่างของวัตถุในโลกดิจิทัล อาจอยู่ในแบบจำลอง 3D หรือวัตถุเสมือน
- เทคโนโลยีเซนเซอร์และ IoT ใช้ในการเก็บรวบรวมข้อมูลทางกายภาพและข้อมูลที่จำเป็นจากอุปกรณ์ต้นแบบ เช่น Software Analytics เพื่อดูแลการทำงานของซอฟต์แวร์ในระบบ และ Machine Learning เพื่อทำนายเหตุการณ์ที่อาจเกิดขึ้นในอนาคต
- ระบบประมวลผลคุณภาพสูง สามารถวิเคราะห์ นำเสนอข้อมูล ตรวจสอบข้อผิดพลาดและโอกาสในการพัฒนาอุปกรณ์ต้นแบบ
- เทคโนโลยีสำหรับสร้างโมเดลจำลอง เช่น Artificial Intelligence และ Spatial Graph เพื่อจำลองภาพโดยรวมของระบบและจำลองเหตุการณ์ที่น่าจะเกิดขึ้น
- เทคโนโลยีโครงสร้างพื้นฐานเพื่อการเชื่อมต่อระบบเข้าด้วยกัน เช่น Cloud, Edge Computing, Automation, และระบบรักษาความปลอดภัย เป็นต้น
โดยหลักการทำงานของ Digital Twin คือ การจำลองวัตถุเสมือนในโลกดิจิทัลให้มีคุณสมบัติคล้ายคลึงกับวัตถุจริงให้ได้มากที่สุดและแม่นยำ เริ่มตั้งแต่
- Integrate การติดตั้งอุปกรณ์ให้กับวัตถุจริง เพื่อใช้ในกระบวนการจัดเก็บข้อมูลแบบ Real-time ด้วยอุปกรณ์เซนเซอร์ IoT
- Connect การเชื่อมต่อการสื่อสารระหว่างโลกจริงและโลกดิจิทัลเข้าด้วยกัน
- Analyze การนำข้อมูลที่ได้จากเซนเซอร์มาวิเคราะห์ เพื่อจำลองและทำนายเหตุการณ์ในอนาคต
- Leverage การนำผลการวิเคราะห์ไปใช้กับวัตถุจริง
Digital Twin ใช้ในอุตสาหกรรมใดบ้าง
ในยุคอุตสาหกรรม 4.0 อย่างในปัจจุบันนี้ Digital Twin ได้ถูกนำมาใช้ในหลายอุตสาหกรรม เช่น
- อุตสาหกรรมด้านพลังงาน ได้นำเทคโนโลยี Digital Twin มาช่วยในการคำนวณผลผลิตของกระแสไฟฟ้า กระบวนการการตรวจสภาพและดูแลอุปกรณ์เครื่องจักรต่าง ๆ เช่น กังหันผลิตกระแสไฟฟ้า หรือไดนาโม
- อุตสาหกรรมการผลิต เช่น การใช้ Digital Twin ช่วยควบคุมคุณภาพสินค้า โดยการคาดการณ์และตรวจหาแนวโน้มความผิดพลาดระหว่างการผลิต รวมถึงการพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่ โดยการใช้ Digital Twin ช่วยในการรวบรวมข้อมูลในอดีตและปัจจุบัน เพื่อพัฒนาสินค้าที่ตอบสนองต่อความต้องการของผู้บริโภคได้มากที่สุด ตลอดจนการผลิตสินค้าทดลองและการคำนวณระยะเวลาในการผลิตได้อีกด้วย
- อุตสาหกรรมยานยนต์ ใช้เทคโนโลยี Digital Twin ในการจำลองระบบยานยนต์ เพื่อปรับปรุงการผลิตและเพิ่มประสิทธิภาพในระหว่างการผลิตยาน
- อุตสาหกรรมการแพทย์ เช่น การสร้างร่างกายเสมือนของผู้ป่วย เพื่อค้นหาวิธีรักษาโรคที่มีความเสี่ยงน้อยและมีประสิทธิภาพมากที่สุด หรือการติดตั้งเซนเซอร์กับศีรษะของผู้ป่วยเพื่อวัดความดันโลหิต เพื่อสร้างแผนสุขภาพที่เหมาะสมกับผู้ป่วย เป็นต้น
- การก่อสร้างและการบริหารจัดการภายในอาคาร สำหรับการสร้างสิ่งก่อสร้างขนาดใหญ่ เช่น แท่นขุดเจาะน้ำมัน ตึกขนาดใหญ่ อาคารหรือการสร้างห้องที่มีความจำเพาะเจาะจงอย่างห้องคลีนรูม ห้องเย็น ห้องไลน์การผลิตในอุตสาหกรรมต่าง ๆ สามารถใช้ Digital Twin มาช่วยในการออกแบบโครงสร้าง เพื่อให้ผู้สร้างหรือเจ้าของโครงการสามารถเห็นภาพเสมือนจริงได้อย่างชัดเจน นอกจากนี้ยังมีการใช้เทคโนโลยี BIM สร้างแบบจำลองอาคาร เพื่อช่วยในการบริหารจัดการภายในอาคารอีกด้วย เช่น เทคโนโลยีคลีนรูม ระบบปรับอากาศภายใน HVAC เป็นต้น
Digital Twin เกี่ยวข้องอย่างไรกับการสร้างห้องคลีนรูม
ในอุตสาหกรรม 4.0 การสร้างห้องคลีนรูมนั้นจะใช้เทคโนโลยี Digital Twin ที่ทันสมัยมาช่วยอำนวยความสะดวกในขั้นตอนการสร้าง ได้แก่
- การตรวจสอบและควบคุมวัตถุจากระยะไกล
- การคาดการณ์ ในการนำเสนอมุมภาพของอาคารนั้น ๆ ได้อย่างครบถ้วน ไม่ว่าจะมีอุปกรณ์จำนวนมากแค่ไหน เซนเซอร์ก็จะสามารถตรวจจับความผิดปกติ และแจ้งปัญหาหรือข้อที่ผิดไปยังผู้ดูแล
- การใช้เซนเซอร์อัจฉริยะเพื่อรับข้อมูลเชิงลึกแบบ Real-time ทำให้รู้ความผิดปกติของอุปกรณ์และแก้ไขได้ทันที
- การกำหนดระยะเวลาในการก่อสร้างห้องคลีนรูมและตรวจสอบความถูกต้องของระบบภายในอาคาร เพื่อที่จะสามารถเปลี่ยนแปลงหรือแก้ไขก่อนการก่อสร้างจริงได้
- การใช้ซอฟต์แวร์สร้างแบบจำลองอาคาร BIM หรือ Building Information Modeling ช่วยในการก่อสร้างแบบครบวงจร ตั้งแต
- การเขียนแบบ คำนวณโครงสร้าง ประมาณราคา ไปจนถึงการวางแผนการทำงานภายในอาคาร เช่น ระบบน้ำ ระบบไฟฟ้า นอกจากนี้ ระบบยังรองรับการแก้ไขข้อมูล และคำนวณทุกอย่างให้แบบอัตโนมัติ เพื่อควบคุมคุณภาพงานก่อสร้างทั้งระบบ
CAI Engineering ผู้นำด้านเทคโนโลยีคลีนรูมที่เชี่ยวชาญด้านการออกแบบและสร้างห้องคลีนรูมในระดับอุตสาหกรรม ได้นำเทคโนโลยี BIM ที่ทันสมัยผนวกกับ BMS/BAS แล้วส่งข้อมูลขึ้น Cloud ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ Digital Twin เพื่อทำ Big Data แล้วจำลองเหตุการณ์การเพื่อทำ Energy Saving ด้วย AI เพื่อใช้ในการวิเคราะห์ และอาจจะรวมไปถึงการสร้างโลกเสมือนด้วย AR ในอนาคตที่ทำให้การก่อสร้างห้องคลีนรูมมีประสิทธิภาพ สามารถจัดการทรัพยากรและการใช้พลังงานให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุด เพื่อตอบโจทย์ความต้องการของลูกค้าและก้าวสู่โลกแห่งอุตสาหกรรม 4.0
