Виртуальная копия любого материального или нематериального объекта, процесса или явления называется цифровым двойником. Она часто упоминается в контексте четвертой промышленной революции, которая происходит прямо сейчас в нашем мире. Использование цифровых двойников (digital twin) помогает не только вовремя выявлять проблемы, но и прогнозировать изменения, улучшать бизнес-процессы и, в итоге, делать бизнес более эффективным. Давайте разберемся, каким образом это происходит и какую роль играют цифровые двойники в нашей жизни.

Для многих цифровые двойники до сих пор остаются непонятным понятием, а схожесть определения с цифровым профилем только усложняет вопрос.

Чтобы разобраться в этом вопросе, давайте рассмотрим, в чем же разница между цифровыми двойниками и цифровыми профилями.

Общая история

Концепция использования цифровых двойников возникла еще в прошлом веке, когда в НАСА стали применять симуляцию космического корабля при строительстве, испытаниях и запуске. Впоследствии, по мере цифровизации бизнеса, интерес к этой идее возобновился. Однако создание полноценной цифровой копии объекта в реальном времени стало возможно только с развитием искусственного интеллекта, машинного обучения и интернета вещей, поскольку эти технологии тесно взаимосвязаны.

Определение цифрового двойника

Точного определения цифрового двойника не существует — толкования термина в разных источниках отличаются. Можно сказать, что это непрерывно меняющийся цифровой профиль, который содержит текущие и исторические данные об объекте или процессе. Изменяемость объясняется тем, что цифровой двойник регулярно обогащается вновь поступающей информацией. Он характеризует точное состояние объекта в текущий момент и фиксирует любые изменения. Кроме того, он может предсказывать будущее поведение объекта при различных изменениях.

Виды цифровых двойников

Существуют разные виды цифровых двойников. Прототип представляет свойства и параметры будущего, еще не существующего объекта. Экземпляр служит копией конкретного реального объекта и сопровождает его в течение всего жизненного цикла, меняясь вместе с ним. Наконец, агрегированные экземпляры позволяют моделировать групповое поведение, которое далеко не всегда равно простой сумме индивидуальных закономерностей.

Преимущества цифровых двойников

Цифровой двойник точно показывает, как работает объект. Это позволяет заметить и вовремя устранить неисправности или слабые места. С помощью цифровой копии можно увидеть ошибки еще до того, как продукт будет запущен в производство. Благодаря этому предприятие экономит ресурсы и увеличивает эффективность производственных процессов. Различие между результатами физических и виртуальных испытаний, осуществляемых посредством цифрового двойника, составляет, как правило, около 5%.

С помощью электронной копии можно удаленно управлять объектом, менять его свойства, даже находясь физически в другой точке мира.

Digital twin продукта или изделия позволяет отслеживать процесс его использования клиентами. Это предоставляет неограниченный потенциал для оптимизации.

Как создать цифровую копию: технология

Создание цифровой копии объекта или системы зависит от его физических свойств и особенностей функционирования. В случае, когда необходимо создать виртуальную копию сложного объекта, такого, как авиационный электродвигатель, требуются математические вычисления. С другой стороны, для создания модели системы автоматизации сортировочного центра, необходимо учитывать слаженное взаимодействие элементов, чтобы предотвращать возможные проблемы еще до начала эксплуатации.

Для создания цифрового двойника необходимы физическая сущность с датчиками и метриками, специальное программное обеспечение - платформа - и связь между физическим и цифровым оборудованием. Создание цифровой копии всегда начинается с обследования объекта, изучения его свойств и особенностей, совместно с техническими специалистами на стороне заказчика.

На первом этапе создается статичная модель объекта, которая показывает, как устроен объект и как расположены его элементы. Затем, статичную модель превращают в динамическую, описывая рабочие процессы и тестируя их, чтобы предотвращать возможные аварийные ситуации. Виртуальная копия существует параллельно с реальным объектом и позволяет экспериментировать с изменениями, не влияя на реальную систему. Эта технология помогает экономить время и деньги при внесении изменений в реальную систему.

Применение цифровых двойников реальных объектов уже не является фантастикой, а становится реальностью. В аэрокосмической отрасли технология применяется для отслеживания самолетов, определения погоды и обнаружения неисправностей. Это помогает свести к минимуму простои оборудования и снизить число задержек и отмены рейсов. Кроме того, применение в логистике позволяет повысить производительность за счет мониторинга веса груза, благодаря точному определению максимально допустимой нагрузки.

Таким образом, цифровые двойники физических объектов помогают бизнесу стать более эффективным и продукты и услуги становятся качественнее.

Фото: freepik.com