Sử dụng bản sao kỹ thuật số để tăng hiệu quả quản lý đối tượng công nghiệp

Số hóa công nghiệp
05/08/2026 04:07
Bài báo xem xét các phương pháp sử dụng bản sao kỹ thuật số (Digital Twins) để tăng hiệu quả quản lý đối tượng công nghiệp. Cấu trúc và nguyên tắc thiết lập bản sao kỹ thuật số được phân tích. Sự khác biệt của bản sao kỹ thuật số với các mô hình và mô phỏng truyền thống cũng được phân tích. Công nghệ lõi tạo bản sao kỹ thuật số - (Industrial Internet of Things - IIoT); hệ thống điều khiển, giám sát, và thu thập dữ liệu (Supervisory Control and Data Acquisition System - SCADA); hệ thống quản lý sản xuất (MES); thuật toán học máy, được nghiên cứu. Các ví dụ thực tiễn về triển khai bản sao kỹ thuật số trong các ngành công nghiệp dầu khí, luyện kim, cơ khí.
aa
Lợi ích của công nghệ bản sao kỹ thuật số đối với các ngành công nghiệp chế biến Bản sao kỹ thuật số - Cách mạng hóa an ninh mạng OT Cách mạng hóa bền vững ngành dệt sợi giảm thiểu chất thải nông nghiệp

Đặt vấn đề

Ngành công nghiệp hiện đại đang trải qua quá trình chuyển đổi số, trong đó mô hình Bản sao kỹ thuật số - Digital Twin đang ngày càng trở lên quan trọng, thành một công cụ quản lý hiệu quả. Thị trường Digital Twin được ước tính sẽ tăng trưởng từ 21 tỷ USD năm 2025 lên 150 tỷ USD vào năm 2030, và năm 2024, thống kê cho thấy 22% số lượng các công ty lớn đã sử dụng công nghệ Digital Twin trong hoạt động của mình. Mô hình Digital Twin không phải là mô hình 3D tĩnh. Đó là một hệ thống động tích hợp dữ liệu, thuật toán, cảm biến, mô hình vật lý và toán học, cùng các quyết định quản lý cho phép thực hiện các thử nghiệm trong môi trường ảo thay vì trên các quy trình thực tế.

Một vấn đề thực tế đồi hỏi là cần khái quát được những cách tạo ra Digital Twin và đánh giá hiệu quả của nó trong quản lý các quy trình sản xuất công nghiệp.

1. Khái niệm và cấu trúc Digital Twin

1.1. Xác định đặc tính then chốt

Digital Twin - mô hình đa yếu tố, mô hình số động học, vùng lãnh thổ hoặc quá trình của đối tượng thực. Nó không chỉ tái tạo các tham số - thông số vật lý, mà còn cả các hành vi của hệ thống then chốt. Digital Twin so với các mô hình 3D hoặc so với các mô phỏng một lần có sự khác biệt, ở điểm là Digital Twin được đồng bộ hóa liên tục với đối tượng vật lý thông qua luồng dữ liệu hai chiều.

Thêm nữa, không như mô hình 3D hoặc mô phỏng khác, vốn không nhất thiết phải liên kết với dữ liệu

thực, thể hiện hành vi trung bình, là phép tính toán chỉ một lần và chỉ phục vụ để phân tích mang tính thụ động, Digital Twin được đồng bộ hóa liên tục với một đối tượng cụ thể mà nó là bản sao theo thời gian thực của đối tượng đó. Vậy nên, Digital Twin hoạt động như một mô phỏng vĩnh viễn và cung cấp khả năng kiểm soát các quy trình thực.

1.2. Cấu trúc Digital Twin

Cấu trúc của một Digital Twin tiên tiến cho đối tượng công nghiệp được thiết lập dựa trên việc tích hợp nhiều lớp:

* Lớp vật lý - IIoT cung cấp luồng dữ liệu thô, độ rung, nhiệt độ, áp lực - áp suất, dòng điện - điện áp và lưu lượng. Dữ liệu này được truyền qua các giao thức OPC UA, Modbus, MQTT. Nếu không có IIoT sẽ không có dữ liệu cập nhập, tức Digital Twin quay về loại tĩnh, mất đi tính động then chốt của nó.

* Lớp thu thập và trực quan hóa - SCADA cung cấp dữ liệu theo thời gian thực; hiển thị trạng thái của thiết bị (trạng thái hiện tại, cảnh báo, khẩn nguy với các hình ảnh màu sắc tương ứng và thông số thực kèm theo); bảo đảm thực hiện sự quản lý ngược, là các khuyến nghị kép đến hệ thống quản lý;

* Lớp quản lý sản xuất - MES - tích hợp Digital Twin vào quy trình sản xuất, cho phép lập kế hoạch tối ưu, kiểm soát chất lượng và quản lý tài nguyên

* Lớp phân tích các thuật toán học máy và các mô hình vật lý - toán học. Chúng có chức năng xử lý dữ liệu đầu vào, dự đoán tính trạng thiết bị và đưa ra các khuyến nghị hoặc cao hơn là tự động can thiệp vào đối tượng công nghiệp - xu hướng đã và đang phát triển mạnh.

Sử dụng bản sao kỹ thuật số để tăng hiệu quả quản lý đối tượng công nghiệp

2. Phương pháp và công nghệ tạo Digital Twin

2.1. Mô hình hóa dựa trên dữ liệu và các định luật vật lý

Việc tạo một Digital Twin cho một đối tượng công nghiệp được thực hiện bằng cách kết hợp hai phương pháp:

* Phương pháp mô hình hóa vật lý - toán nhằm thiết lập các mô hình có độ chính xác cao dựa trên các định luật vật lý, nhiệt động lực học và cơ học. Phương pháp này cho phép dự đoán hành vi của đối tượng trong các điều kiện mà cả các điều kiện và hành vi tương ứng của đối tượng chưa quan sát được trong thực tế.

* Phương pháp mô hình hóa dựa trên dữ liệu - sử dụng phương pháp học máy (mạng nơ-ron, tăng cường gradient) để xác định được các mẫu trong dữ liệu lịch sử và hiện tại với các cảm biến tương thích.

Giải pháp tối ưu là cách tiếp cận lai. Ở đây, mô hình vật lý được làm rõ và điều chỉnh dựa trên dữ liệu từ các cảm biến thực có tính tương thích.

2.2. Tích hợp Digital Twin” với các hệ thống quản lý doanh nghiệp

Digital Twin không tồn tại độc lập mà nó được tích hợp vào không gian thông tin thống nhất của doanh nghiệp, nó tương tác với các hệ thống ERP, MES, PLM, CAD/CAM/CAE - các dich vụ ứng dụng và phân tích. Việc tích hợp như vậy cho phép sử dụng Digital Twin ở tất cả các giai đoạn của vòng đời sản phẩm, từ thiết kế - chế tạo - vận hành đến thải loại.

Sử dụng bản sao kỹ thuật số để tăng hiệu quả quản lý đối tượng công nghiệp

3. Ứng dụng Digital Twin để tăng hiệu quả quản lý

Digital Twin bảo đảm:

* Bảo trì - bảo dưỡng dự đoán, lường trước được sự cố, giảm thời gian ngừng hoạt động, mô phỏng dây chuyền sản xuất và vòng đời sản phẩm, được thực hiện để kiểm tra ảo các tham số và xác định các điểm làm việc tối ưu;

* Cải thiện chất lượng độ chính xác lập kế hoạch lên đến 90%;

* Giảm thiểu lỗi và tính được hàng chục tham số cho tính chọn được các điều chỉnh tối ưu trong công nghiệp, đặc biệt trong ngành luyện kim.

Thông qua các ví dụ trong thực tiễn sản xuất công nghiệp tại Gazprom Neft's (một trong những công ty dầu khí lớn của Nga), Digital Twin bao phủ đến 60% quy trình sản xuất và hơn 3000 mô hình cơ sở hạ tầng. Số lượng lớn Digital Twin này giúp tăng tốc phân tích dữ liệu địa lý lến đến hơn 6 lần. Đến năm 2028, tất cả các mô hình AI sẽ được thống nhất trong Digital Twin thành một Digital Twin duy nhấ.

Tại nhà máy cán thép tấm MMK (Nga), một Digital Twin cho tính toán các điều kiện nhiệt và dự đoán cấu trúc dải thép cho các dòng sản phẩm mới đã được đưa vào phục vụ quản lý quy trình cán thép tấm.

Hay tại nhà máy sản xuất ô tô KAMAZ đang sử dụng Digital Twin trong quá trình phát triển xe điện KAMA-1 với hàng trăm thử nghiệm ảo được diễn ra trước khi lắp ráp nguyên mẫu và quản lý dây chuyền sản xuất.

Kết luận

Digital Twin là một phương tiện hiệu quả nâng cao hiệu quả quản lý đối tượng công nghiệp.

Digital Twin là hệ thống động, liên tục được đồng bộ hóa với đối tượng vật lý và được tích hợp với IIoT; SCADA và MES tạo ra môi trường số thống nhất chứa các quy trình kinh doanh, thiết bị và cơ sở hạ tầng. Các ví dụ thực tế trong ngành dầu khí, luyện kim và cơ khí cho thấy sự gia tăng gấp 6 lần trong phân tích dữ liệu, giảm thời gian phát triển sản phẩm mới từ 6 đến 12 tháng xuống còn từ 1 đến 2 tháng và giảm lỗi cũng như thời gian ngừng hoạt động của thiết bị.

Công nghệ Digital Twin nên được các công ty triển khai từ các dự án thí điểm trên các đối tượng công nghiệp quan trọng, sau đó mở rộng quy mô để bao phủ toàn bộ khu phức hợp sản xuất.

Nguyễn Tiến Dũng

Tudonghoangaynay.vn
tan-hoang-minh
Tin bài khác
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 25/10/2026: Tuổi Tỵ có cơ hội bứt phá, tuổi Mùi cần chú ý quản lý tài chính

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 25/10/2026: Tuổi Tỵ có cơ hội bứt phá, tuổi Mùi cần chú ý quản lý tài chính

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 25/10/2026 hé lộ những xu hướng đáng chú ý về công việc, tài chính, tình duyên và sức khỏe của 12 con giáp. Có tuổi đứng trước cơ hội phát triển, dễ tìm được hướng giải quyết cho những vấn đề còn tồn đọng, nhưng cũng có tuổi cần thận trọng trong giao tiếp và chi tiêu. Dù vận trình mỗi người khác nhau, sự chủ động, kiên trì và khả năng cân bằng cảm xúc sẽ giúp bạn có thêm động lực để đón nhận những điều mới mẻ trong ngày.
Hành trình phát triển bền vững tại Vinamilk: Từ những thay đổi nhỏ đến tác động lớn hơn cho cộng đồng

Hành trình phát triển bền vững tại Vinamilk: Từ những thay đổi nhỏ đến tác động lớn hơn cho cộng đồng

Không chỉ giảm phát thải hay tiết kiệm tài nguyên trong sản xuất, Vinamilk đang từng bước mở rộng phạm vi của phát triển bền vững ra toàn bộ hệ sinh thái, từ người nông dân, nhà cung cấp, cộng đồng doanh nghiệp đến người tiêu dùng. Hành trình ấy cho thấy, những tác động tích cực chỉ thực sự bền vững khi được lan tỏa và duy trì bởi nhiều bên cùng tham gia.
VIDW 2026: Thúc đẩy quản trị AI và hợp tác công nghệ số quốc tế

VIDW 2026: Thúc đẩy quản trị AI và hợp tác công nghệ số quốc tế

Diễn ra từ ngày 28-30/10/2026 tại Quảng Ninh, Tuần lễ Số Quốc tế Việt Nam 2026 (VIDW 2026) dự kiến quy tụ 500 đại biểu trong nước và quốc tế, tập trung thảo luận về quản trị trí tuệ nhân tạo (AI), phát triển công nghệ số chiến lược và thúc đẩy hợp tác quốc tế trong nghiên cứu, chuyển giao, thương mại hóa công nghệ.
Tháo gỡ điểm nghẽn, thúc đẩy liên kết viện - trường - doanh nghiệp

Tháo gỡ điểm nghẽn, thúc đẩy liên kết viện - trường - doanh nghiệp

Phó Thủ tướng Chính phủ Hồ Quốc Dũng yêu cầu đẩy mạnh liên kết giữa viện nghiên cứu, trường đại học và doanh nghiệp, chuyển mạnh từ nghiên cứu theo đề xuất sang nghiên cứu xuất phát từ nhu cầu thực tiễn, lấy sản phẩm và hiệu quả thương mại hóa làm thước đo.
Liên hiệp Hội Việt Nam phát huy vai trò điều phối trí tuệ liên ngành

Liên hiệp Hội Việt Nam phát huy vai trò điều phối trí tuệ liên ngành

Sáng 23/10, tại Hà Nội, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam tổ chức hội thảo “Giải pháp phát huy vai trò của Liên hiệp Hội Việt Nam là cầu nối giữa các hội thành viên, đội ngũ trí thức KH&CN với cơ quan Đảng, Nhà nước và Mặt trận Tổ quốc (MTTQ) trong các hoạt động tư vấn, phản biện và giám định xã hội”.
Thị trường chứng khoán ngày 23/10: Dòng tiền đổ vào nhóm ngân hàng, VN Index có phiên tăng thứ tư liên tiếp

Thị trường chứng khoán ngày 23/10: Dòng tiền đổ vào nhóm ngân hàng, VN Index có phiên tăng thứ tư liên tiếp

VN Index tăng 13,52 điểm và nối dài chuỗi tăng lên bốn phiên liên tiếp. Dòng tiền tập trung mạnh vào nhóm ngân hàng với giá trị giao dịch vượt 5 nghìn tỷ đồng, giúp thị trường đảo chiều tích cực trong nửa cuối phiên chiều.
Ứng dụng AI Vision để kiểm soát lỗi trong dây chuyền sản xuất giày da

Ứng dụng AI Vision để kiểm soát lỗi trong dây chuyền sản xuất giày da

Zetamotion, công ty chuyên về giải pháp kiểm tra ngoại quan bằng AI, đã giới thiệu Trạm kiểm tra giày Spectron 01 (SSIS01), được đặt biệt danh là "Shoe Box", tại Triển lãm quốc tế thiết bị, máy móc ngành dệt may và da giày (VFM 2026) diễn ra tại Trung tâm Hội chợ và Triển lãm Sài Gòn (SECC) từ ngày 14-17/10.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/10/2026: Tuổi Ngọ đón tín hiệu tích cực, tuổi Tuất cần kiên nhẫn trước thử thách

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/10/2026: Tuổi Ngọ đón tín hiệu tích cực, tuổi Tuất cần kiên nhẫn trước thử thách

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/10/2026 mang đến những dự báo đáng chú ý về công việc, tài chính, tình duyên và sức khỏe của 12 con giáp. Một số tuổi có thể tìm thấy hướng đi mới, đón nhận cơ hội phát triển, trong khi những tuổi khác cần giữ bình tĩnh và thận trọng trước các tình huống bất ngờ. Dù vận trình mỗi người có những điểm khác biệt, sự chủ động, tinh thần lạc quan và cách quản lý cuộc sống hợp lý vẫn là yếu tố quan trọng giúp bạn có một ngày thuận lợi.
Hành trình khám phá xứ sở “WANDERIA” tại đêm nhạc hội Khai Niên 2026

Hành trình khám phá xứ sở “WANDERIA” tại đêm nhạc hội Khai Niên 2026

Ngày 21/10, đêm nhạc của Khai Niên 2026 chính thức diễn ra tại hội trường lớn Học viện Báo chí và Tuyên truyền. Sự kiện đã mang đến những kỉ niệm đáng nhớ dành cho tân sinh viên K46.
Phát triển nhân lực trẻ cho các lĩnh vực công nghệ chiến lược

Phát triển nhân lực trẻ cho các lĩnh vực công nghệ chiến lược

Bộ Khoa học và Công nghệ được giao nghiên cứu, đề xuất cơ chế, chính sách phát triển nhân lực trẻ chất lượng cao trong các lĩnh vực công nghệ thông tin, trí tuệ nhân tạo, hàng không vũ trụ và năng lượng nguyên tử, với thời hạn hoàn thành trong quý IV/2026.
master