لمحة تعريفية عن التوائم الرقمية في Unreal Engine

إذا كنت مواكباً لتكنولوجيا التصور، فمن المحتمل أنك سمعت عن التوائم الرقمية، والتوأم الرقمي هو مزيج من نموذج ثلاثي الأبعاد لكيان مادي ودفق بيانات مباشر، مع بيانات حية من كيان واقعي يقود المؤثرات الحركية للنموذج والعرض على الشاشات.

ويقوم العديد من مستخدمي أنريل إينجن (Unreal Engine)، الذين يغطون مجموعة من الصناعات، بتطوير توائم رقمية لمواجهة التحديات التشغيلية والبنية التحتية والتخطيط.

ويقول دوريان في، الشريك المؤسس والمدير التنفيذي للتكنولوجيا في (IMERZA)، وهي شركة تركز على التكنولوجيا التجريبية للعقارات: “تتيح تقنية الزمن الحقيقي للجميع رؤية الشيء نفسه واتخاذ القرارات بشكل أسرع، وهذا يترجم إلى انخفاض التكاليف وتقليل التغيير الطلبات، وتصميم أفضل بشكل عام”.

التوائم الرقمية

وبينما كان مفهوم التوائم الرقمية موجوداً منذ فترة، فإن إنشاء مثل هذه الأنظمة يتطلب فريقاً من المبرمجين والمطورين، مما يجعل التوائم الرقمية بعيدة عن متناول الكثيرين.

ولكن الآن، تتيح تقنية الزمن الحقيقي في أنريل إينجن (Unreal Engine) لفريق صغير من متخصصي التصور إنشاء هذا النظام وصيانته، دون معرفة عميقة أو أدوات متخصصة.

التوائم الرقمية

وتهدف (Epic Games)، إلى دعم مجتمع التوائم الرقمية المتنامي بموارد مثل (Digital Twins hub).

حيث قدمت (Epic Games)، جلسة أسئلة وأجوبة مباشرة (The Pulse)، وكان أحد الأسئلة الأكثر شيوعاً هو “كيف أبدأ؟” في حين أن مشروعاً رقمياً مزدوجاً يعمل بكامل طاقته يتطلب عادةً مدخلات من العديد من أصحاب المصلحة، فهناك خطوات يمكنك اتخاذها كفريق صغير، أو حتى لوحدك، للتحرك في هذا الاتجاه.

وسنبدأ بنظرة عامة على جميع الخطوات التي ستحتاج إلى اتخاذها لتطوير التوأم الرقمي الخاص بك، وبعد ذلك، سنتحدث عن خطوات محددة يمكنك اتخاذها الآن لإنشاء النموذج الأولي الخاص بك.

التوائم الرقمية

حدد الهدف

خطوتك الأولى هي تحديد الغرض من مشروعك الرقمي المزدوج، وما الذي تحاول تحقيقه به؟ قد يكون الغرض هو تحليل حركة المرور أو أنماط الحركة، أو معرفة كيفية تأثير أنماط الطقس على مورد، أو دراسة كفاءة الآلات أو العمليات البشرية، وحتى إن لم تكن متأكداً من الهدف النهائي، يجب عليك اختيار اتجاه عام لجهودك الأولية.

هدفك سيؤدي بشكل طبيعي إلى نطاق المشروع، وعندما تبدأ، اختر جزء صغير أو قسم من المشروع بأكمله ليكون محور تركيزك الأولي، وبعد ذلك، كلما اكتسبت المهارات، يمكنك التوسع إلى نطاق أكبر.

وبعض استخدامات التوائم الرقمية هي:

  • إدارة المرافق.
  • تخطيط المدينة.
  • اختبار المركبة المستقلة.
  • تحليل الاستخدام وحركة المرور وسير العمل.

قم بإنشاء أو الحصول على نموذج ثلاثي الأبعاد

يحتاج كل توأم رقمي إلى نموذج ثلاثي الأبعاد، يُطلق عليه أحياناً نسخة طبق الأصل في لغة التوأم الرقمية، وإذا كنت تقوم بالفعل بالتخيل المعماري، فلديك بالفعل نموذج ثلاثي الأبعاد لهيكل العالم الحقيقي المعني، أو لديك الوسائل لإنشاء أو الحصول على واحد، ولذا فهذه منطقة يمكنك المضي قدماً فيها على الفور.

وإذا كان لديك نموذج بالفعل، فيمكنك الانشغال بإزالة الأشكال الهندسية غير الضرورية لتحسين الكفاءة في التوأم الرقمي.

وعلى سبيل المثال، إذا كنت تخطط لتقييم أنماط حركة المرور في ساحة انتظار المبنى الخارجية، فلن تحتاج إلى رؤية الجزء الداخلي للمبنى.

واعتماداً على احتياجاتك المرئية، قد تتمكن أيضاً من استبدال الزخرفة “باهظة الثمن” بحلول أسرع، حيث يمكنك استبدال الخرائط العادية بخرائط التضاريس، على سبيل المثال، أو إزالتها تماماً.

وفي المرة الأولى لك خلال هذه العملية، لا تقلق كثيراً بشأن الكمال البصري، حيث ستجد اختصارات لبعض الحلول لاحقاً.

وعلى سبيل المثال، يحتوي أنريل إينجن (Unreal Engine) على نظام أوراق شجر قوي مصمم خصيصاً للتشغيل في الزمن الحقيقي.

ويمكن أن يكون النموذج الرقمي التوأم الأول الخاص بك مجرد عدد قليل من الصناديق المزخرفة وبعض السيارات منخفضة بولي، مع أي شخص يتم تمثيله بواسطة بطاقات بسيطة.

وبمجرد أن تتعلم آليات تحريك القطع وعرض البيانات، يمكنك دائماً استبدال كل قطعة بنسخة أكثر تفصيلاً، وسيعطيك العمل بهذه الطريقة أيضاً الوسائل لاختبار كل نوع جديد من الهندسة البديلة لمعرفة كيف يؤثر على التشغيل في الزمن الحقيقي.

التوائم الرقمية

تحديد مجموعات البيانات

في سلسلة الفيديو (The Pulse)، لاحظت خبيرة التوائم الرقمية (Salla Eckhardt) من (Microsoft) أن تحديد موقع بيانات البث المباشر لتوأمك الرقمي يمكن أن يكون صعباً في كثير من الأحيان.

وربما يوجد في مدينتك بالفعل أجهزة استشعار تغذي البيانات الحية إلى قاعدة بيانات في مكان ما، ولكن من غير المرجح أن تتدفق جميع البيانات التي تريدها بدقة عبر قناة واحدة يسهل الوصول إليها.

التوائم الرقمية

وكلما بدأت في البحث عن البيانات الحية في وقت مبكر، كان ذلك أفضل، ونظراً لأن البيانات يمكن أن تأتي بأشكال مختلفة، ابدأ في التعرف على البيانات المتاحة والطرق التي يمكنك من خلالها استردادها.

والطريقة الأكثر شيوعاً هي عبر واجهة برمجة تطبيقات (RESTful)، مع البيانات بتنسيق (JSON) أو (XML).

وإذا لم تتمكن من العثور على أي بيانات مباشرة لتبدأ بها، فحاول البحث عن البيانات التي تجمعها مدينتك وتنشرها بشكل عام عبر الإنترنت على سبيل المثال إحصاءات الجريمة، أو طرق التقاط الصرف الصحي.

ويتوفر هذا النوع من البيانات عادةً بتنسيق (CSV) أو (XLS) لسهولة استيعابها من خلال مشروعك الاختباري.

الميزات المطلوبة لإنشاء توائم رقمية في أنريل إينجن (Unreal Engine)

يتطلب إنشاء توأم رقمي استخدام بعض ميزات (Unreal Engine) الرئيسية:

  1. استيراد النماذج ثلاثية الأبعاد: تتضمن مجموعة ميزات (Datasmith) أدوات لتبسيط عملية الاستيراد من جميع حزم (CAD) الرئيسية، ويمكنك تعلم كيفية استخدام (Datasmith) في دورة (Getting Started with Datasmith)، والتي تُقدم مجاناً في بوابة التعلم عبر الإنترنت (Unreal).

التوائم الرقمية

  1. البرمجة النصية المرئية للمخطط: تجعل لغة البرمجة النصية المستندة إلى العقدة الخاصة بأنريل إينجن (Unreal Engine) من السهل تجميع الوظائف التي لا يمكنك الحصول عليها عادةً إلا من خلال البرمجة، وستحتاج إلى معرفة كيفية سحب البيانات إلى نص مخطط (Blueprint) واستخدامه لتشغيل النموذج ثلاثي الأبعاد الخاص بك، وأولاً جربه باستخدام مجموعة بيانات بسيطة من جدول بيانات صغير، ثم حرك بعض كائنات المشهد من خلال تعيين قيم تحويل جديدة بناءً على جدول البيانات، ثم انتقل إلى إجراءات أكثر تقدماً مثل تشغيل الأضواء وإيقافها، أو بدء الرسوم المتحركة وإيقافها، ولمعرفة كيفية استخدام نظام (Blueprint)، تحقق من دورة (Blueprints – Essential Concepts).
  2. إنشاء واجهة المستخدم: ستحتاج إلى واجهة مستخدم لتمكين جميع أصحاب المصلحة من التفاعل مع التوأم الرقمي، بغض النظر عما إذا كانوا يعرفون كيفية استخدام (Unreal Engine)، ويمكن أن تحتوي واجهة المستخدم على عناصر تحكم مختلفة لتكبير أجزاء معينة من المشهد، أو لعرض البيانات الحية كنص أو أرقام في الزاوية العلوية، ويمكنك معرفة كيفية إنشاء واجهة مستخدم باستخدام (Your First Hour) مع (UMG)، والتي ستأخذك خلال خطوات إنشاء واجهة مستخدم باستخدام (Unreal Motion Graphics (UMG) UI Designer).
  3. المكون الإضافي لواجهة برمجة التطبيقات: ستحتاج إلى مكون إضافي في (Unreal Engine) لتمكين اتصال واجهة برمجة التطبيقات ببياناتك الحية، وللعثور على مكون إضافي مناسب للبدء، ابحث في (Unreal Engine Marketplace) عن بعض أدوات اتصال البيانات الرائعة، تم إنشاء الإضافات (MongoDB) و(Firebase) و(SQL) مع وضع الحلول الرقمية المزدوجة في الاعتبار.

ابدأ البناء

أنت الآن جاهز لبدء بناء النموذج الأولي الخاص بك، قم باستيراد النموذج الخاص بك إلى (Unreal Engine) باستخدام (Datasmith)، وقم بإعداد برنامج نصي (Blueprint) لجعله يتفاعل مع البيانات.

ثم أنشئ واجهة مستخدم بسيطة بخيارين أو ثلاثة خيارات، واعرضها على عدد قليل من الزملاء للحصول على تعليقات، واستمر في العمل عليها لتجهيزها للمراجعة.

وللحصول على فهم أكمل لكيفية بناء توأم رقمي، تحقق من العرض التقديمي لجامعة (Autodesk My First Digital Twin)، مع مقطع فيديو يعطي مزيداً من الخلفية ويوفر الخطوات الدقيقة لإنشاء توأم رقمي أساسي يكرر أحوال الطقس لأي مدينة، باستخدام المكون الإضافي (Marketplace VaRest) لتوصيل (UE) بواجهات برمجة التطبيقات الخارجية.

ويقرأ التوأم الرقمي في الفيديو بيانات الطقس الحية ويحدد موقع الشمس بالإضافة إلى الغطاء السحابي وأي هطول أمطار.

وتتوفر جميع الأدوات التي تحتاجها لإنشاء مشروع اختباري من تلك الصفحة، وتأكد من اطلاعك على علامة التبويب التنزيلات (Downloads)، والتي تقدم إرشادات للحصول على هذه الموارد.

منشئو التوأم الرقمي

هناك عدد من المنظمات التي تنشئ توائم رقمية تفاعلية للعملاء، تستخدم (Unreal Engine) لدمج البيانات في الزمن الحقيقي مع العرض في الزمن الحقيقي.

  • أنشأت Vouse توأماً رقمياً تشغيلياً لمطار شانغي في سنغافورة.
  • أنشأت شركة Buildmedia توأماً رقمياً في مدينة ويلينجتون بنيوزيلندا.
  • تقوم Northdocks ببناء توائم رقمية حول البنية التحتية والتخطيط.
  • جمعت Imerza بيانات الوقت الفعلي مع نموذج مادي لتخطيط المدن والتخطيط الحضري في تامبا، فلوريدا.
  • يجمع Cognite Remote بين نظام أساسي شامل لإدارة البيانات وواجهة Unreal Engine.
المصدر
هنا

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.