Tác động của thị trường bản sao số đến nhiều lĩnh vực công nghiệp

Công nghệ linh kiện song sinh có thể giúp theo dõi trạng thái và độ bền của thiết bị. (Ảnh: Photon Photo/Shutterstock)

Báo cáo Digital Twins của GlobalData ấn bản năm 2024 tập trung khám phá thị trường công nghệ và tác động của nó đối với nhiều lĩnh vực công nghiệp, đồng thời chỉ ra rằng sự tăng trưởng trên thị trường bản sao số sẽ chủ yếu được thúc đẩy bởi các hệ thống cảm biến với chi phí thấp được ứng dụng trong các thiết bị mạng lưới vạn vật kết nối Internet of Things (IoT), chi phí điện toán hiệu suất cao giảm và khả năng tiếp cận đám mây được cải thiện.

Bản sao số là sự thể hiện kỹ thuật số của tài sản vật chất, hệ thống, con người hoặc quy trình nhằm mục tiêu tạo ra một “cầu nối trực tiếp” giữa nội dung vật lý và hình ảnh ảo của nó với sự tích hợp dữ liệu và thông tin về nội dung đó để cung cấp những hiểu biết sâu sắc hơn những gì có thể đạt được từ việc lập mô hình.

Bản sao số có thể hoạt động ở các cấp độ khác nhau, chẳng hạn như đối với một bộ phận hoặc bộ phận cấu thành như cánh quạt trong turbine gió cho đến các mô hình hoặc các nhà máy sản xuất hoặc mô hình doanh nghiệp lớn tiên tiến bởi do những lợi ích chính của công nghệ bản sao số đem lại, bao gồm việc nâng cao hiệu quả, tính bền vững, giám sát tình trạng theo thời gian thực và lập kế hoạch. Tất cả những lợi ích này đều có tiềm năng sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực công nghiệp từ sản xuất và năng lượng đến cơ sở hạ tầng và thể thao.

Bản sao số trong sản xuất: Trong lĩnh vực sản xuất, các công ty, doanh nghiệp đang tìm cách tạo ra các bản sao số của các nhà máy thông qua giám sát thời gian thực, cho phép tối ưu hóa sản xuất. Ngược lại, điều này còn có thể kéo dài tuổi thọ của thiết bị và cắt giảm chi phí sản xuất. Báo cáo của GlobalData cũng đã nhấn mạnh một số nhà sản xuất xe ô tô, chẳng hạn như các hãng BMW và Mercedes-Benz đã hợp tác với hãng chip hàng đầu thế giới Nvidia (2023) để tạo ra các mô hình nhà máy ảo. Công ty công nghệ Bosch cũng đang hợp tác với công ty Multiverse Computing (CH Tây Ban Nha) để tạo ra các nhà máy bản sao số ở thủ đô Madrid thông qua việc sử dụng máy tính lượng tử để cải thiện khả năng kiểm soát chất lượng và hiệu quả trong quản lý năng lượng và chất thải.

Bản sao số trong ngành điện lực: Trong lĩnh vực năng lượng, các tổ chức đơn vị đang sử dụng bản sao số theo nhiều phương cách khác nhau, trong đó, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đang sử dụng công nghệ turbine gió trang trại nổi ngoài khơi, với sự hợp tác do công ty điện gió Principle Power (Hoa Kỳ) dẫn đầu nhằm cung cấp sự hiện diện theo thời gian thực về trang trại gió WindFloat Atlantic ngoài khơi bờ biển phía bắc Bồ Đào Nha. Bản sao số cho phép người vận hành hiểu sâu hơn về hiệu suất và hoạt động của trang trại điện gió, dẫn đến chi phí vận hành rẻ hơn và hiệu quả hơn.

Trong khi đó, tại Vương quốc Anh, vào đầu năm 2024, nhà điều hành Hệ thống điện lưới quốc gia cũng đã báo hiệu sự quan tâm đến việc phát triển cơ sở hạ tầng hệ thống năng lượng bản sao số với sự trợ giúp từ chương trình bản sao số quốc gia do Chính phủ Vương quốc Anh chủ trì thông qua việc ký kết biên bản ghi nhớ triển khai dự án.

Australia và CH Singapore cũng rất quan tâm đến việc tạo ra bản sao số mạng lưới năng lượng với nhiều mục đích khác nhau nhằm giúp duy trì nguồn cung cấp điện đáng tin cậy, mô hình hóa tác động của điều kiện thời tiết và mô hình hóa tác động của turbine gió đối với các loài động vật hoang dã và hệ sinh thái.

Bản sao số trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe y tế: Bằng cách tạo ra các bản sao số của cơ thể con người giúp khả năng mô hình hóa tác dụng của các loại thuốc chữa bệnh, điều trị trong các giai đoạn phát triển hoặc để quản lý tình trạng sức khỏe của một cá nhân hay bệnh nhân.

Hiện có một số ca phẫu thuật bản sao số tập trung vào trái tim số được thực hiện do các hãng TCS, Dassault Systemes và Đại học Harvard dẫn đầu. Trung tâm thần kinh và tâm thần học quốc gia tại Nhật Bản hiện cũng đang nỗ lực phát triển một bản sao số não của con người để xác định và ngăn ngừa bệnh tâm thần, trong khi hãng Twin Health đã tạo ra một bản sao số toàn cơ thể con người để giúp bệnh nhân giảm thiểu và đẩy lùi căn bệnh hội chứng rối loạn chuyển hóa mãn tính.

Bản sao số trong lĩnh vực xây dựng: Đối với lĩnh vực xây dựng, bản sao số có thể giúp giám sát các dự án dài hạn để xác định và giảm thiểu các vấn đề tiềm ẩn. Gần đây, một bản sao số của Sân bay Ezhou Huaha (tỉnh Hồ Bắc, Trung Quốc) đã được tạo ra bằng cách sử dụng nền tảng iTwin của hãng Bentley Systems để giải quyết khoảng 6.000 vấn đề trước khi xây dựng, giúp giảm thiểu thời gian dành cho quá trình xây dựng và tiết kiệm tiền ngân sách đầu tư dự án. Hãng Bentley Systems (Hoa Kỳ) là nhà cung cấp chính trong lĩnh vực xây dựng khi đã tạo ra bản sao số để giám sát việc xây dựng các đập thủy điện, nhà máy xử lý nước sinh hoạt/nước thải và nâng cấp hệ thống đường sắt.

Bản sao số trong lĩnh vực sản xuất xe ô tô: Do có vô số bộ phận cấu thành phương tiện giao thông nên báo cáo trên nhấn mạnh bản sao số có thể được sử dụng để cải thiện khả năng giám sát. Ví dụ như hãng xe điện EV Tesla đã tạo ra bản sao số của mỗi chiếc xe điện EV mà hãng bán ra thị trường, điều này cho phép hãng cập nhật phần mềm cho từng phương tiện dựa trên dữ liệu cảm biến. Trong khi đó, các hãng Mercedes-Benz và Renault lại đang sử dụng bản sao số để hợp lý hóa quy trình sản xuất xe.

Ngoài ra, còn có phạm vi để thay đổi đáng kể lĩnh vực công nghiệp ô tô cũ đã qua sử sụng. Mặc dù giá trị của xe hiện đang bị khấu hao dựa trên số km đã đi, tuổi đời và các yếu tố khác song bản sao số và hệ thống cảm biến vẫn có thể phản ánh chính xác hơn về tình trạng, hiệu suất, lịch sử bảo hành và dịch vụ của xe.

Bản sao số trong lĩnh vực hàng không vũ trụ và quốc phòng: Bản sao số có phạm vi tương tự để cắt giảm chi phí và cải thiện hiệu suất trong lĩnh vực hàng không vũ trụ và quốc phòng. Hãng GE Aviation đã tạo ra một bản sao số gồm các cánh động cơ máy bay để xác định tình trạng ăn mòn vật liệu cũng như có thể dự báo sự xuống cấp của vật liệu chế tạo động cơ theo thời gian.

Bộ Tư lệnh không quân hải quân Hoa Kỳ cũng đã sử dụng bản sao số để hỗ trợ tích hợp công nghệ tiên tiến vào không lực hải quân cũng như Phòng thí nghiệm nghiên cứu không lực Hoa Kỳ thiết lập mô hình chiến trường kỹ thuật số ảo và đánh giá tình trạng các loại máy bay chiến đấu và hệ thống hỏa lực vũ khí trang bị đi kèm.

Bản sao số trong các cơ quan chính phủ: Các cơ quan chính phủ có thể sử dụng bản sao số để theo dõi tình trạng cơ sở hạ tầng hiện có và lên kế hoạch cho các dự án trong tương lai. Ví dụ như Quỹ Nghiên cứu quốc gia ở CH Singapore phân tích tiềm năng sản xuất năng lượng mặt trời áp mái. Bản sao số của CH Singapore là bản sao thành phố đầu tiên được tạo ra và hoàn thành vào năm 2018, cho phép thành phố tận dụng nó trong đại dịch COVID-19.

Ở những nơi khác, các đô thị hiện cũng đang sử dụng công nghệ bản sao số để cắt giảm lượng carbon thải ra môi trường, quy hoạch cơ sở hạ tầng mới và mô hình hóa các tác động của biến đổi khí hậu.

Bản sao số trong lĩnh vực thể thao: Bản sao số trong thể thao có thể được sử dụng để quản lý địa điểm thtaapj luyện, thi đấu và theo dõi thành tích của vận động viên. Đối với Thế vận hội Olympic 2024 sắp sửa khai mạc ở thủ đô Paris (CH Pháp), Ban tổ chức sự kiện đang hợp tác với công ty OnePlan để giúp mô phỏng tất cả các địa điểm thi đấu lớn nhằm giúp vận hành chúng một cách hiệu quả và bền vững hơn.

Tại những nơi khác, gã khổng lồ công nghệ Nhật Bản NTT cũng đã tạo ra một bản sao số của lộ trình đường đua cho giải đua xe đạp quốc tế Tour de France nổi tiếng để cập nhật theo thời gian thực.