Цифровой двойник: для чего служит и как создается?

Жизнь в 21 веке немыслима без технологических новшеств. Одним из таких новшеств является цифровой двойник - виртуальная копия материального или нематериального объекта, процесса или явления. Технология цифровых двойников активно используется в контексте четвертой промышленной революции.

Цифровой двойник, который может быть создан с помощью различных инструментов, позволяет выявлять проблемы и прогнозировать изменения в реальном времени. Опираясь на информацию, полученную от цифрового двойника, можно повысить эффективность бизнеса и улучшить процессы внутри компании.

Цифровой двойник является важным инструментом для повышения производительности и снижения затрат. Создание цифровых двойников - это значительный шаг в эволюции промышленности и он продолжает развиваться, чтобы улучшать бизнес-процессы во всех областях деятельности.

Цифровой двойник — это непрерывно обновляемый цифровой профиль объекта или процесса, использующийся для моделирования его поведения и прогнозирования будущих изменений. Идея использования цифровых двойников возникла еще в прошлом веке, но стала доступной только с развитием искусственного интеллекта, машинного обучения и интернета вещей. По своим возможностям цифровой двойник опережает цифровой профиль, который может лишь «помнить» то, что уже происходило.

Цифровая копия объекта (процесса) содержит документы, фото и видео, сведения о транзакциях, данных о геолокации и тому подобное. Он характеризует точное состояние объекта в текущий момент и фиксирует любые изменения. Цифровые двойники позволяют экономить ресурсы, увеличивать эффективность производственных процессов, удаленно управлять объектом, отслеживать процессы использования продуктов, проводить эксперименты над объектом и моделировать поведение групп объектов.

Однако цифровой двойник не обязательно воспроизводит свойства и состояние материальных предметов. Можно создать виртуальный двойник системы или процесса. Связующим звеном между физическим объектом и его цифровой копией служит интернет вещей.

Цифровой профиль человека — это набор информации о физическом лице, включающий личные данные, реквизиты документов, сведения о доходах и кредитную историю. Он обновляется автоматически при изменении данных в базах учреждений и используется банками, страховыми компаниями, финансовыми организациями, продавцами товаров и услуг. Общую часть имеют цифровые двойники и цифровые профили объектов, однако цифровой профиль человека не обладает такими возможностями, как цифровой двойник, и его прогностические возможности ограничены только памятью.

Как создаются цифровые двойники

Создание цифровых двойников зависит от свойств той физической сущности, для которой планируется создание виртуальной копии. Разработка цифровых двойников может наноситься на объекты, например, на авиационный электродвигатель, который сам по себе сложен, или на систему автоматизации сортировочного центра, которая состоит из отдельных элементов, но их взаимодействие важно.

Чтобы создать цифровой двойник, нужно:

• иметь физическую сущность, оборудованную комплектом датчиков и метрик;
• использовать специальное программное обеспечение – платформу;
• иметь постоянную связь между физической и цифровой техникой.

Процесс создания цифрового двойника всегда начинается с инспекции объекта, его свойств и способов функционирования. Разработчики работают вместе с техническими специалистами, которые хорошо знают объект и могут предугадывать возможные проблемы при его эксплуатации.

Для создания линейной или древовидной модели будущего цифрового двойника, после сбора данных телеметрии с датчиков, разработчики используют математическое описание объекта. На данном этапе статичная модель показывает, как устроен объект, как расположены его элементы.

Затем статическая модель конвертируется в динамическую и пополняется данными о рабочих процессах. Исследуются все возможные варианты поведения объекта как в обычной, так и в нештатной или аварийной ситуации. Технические специалисты пишут сценарии и составляют чек-листы для проверки работоспособности. Различные виды тестовых испытаний и пусконаладочной работы помогают эффективно эксплуатировать реальный объект, сокращая время до 90%.

Создание динамической симуляционной модели – это только начало процесса создания цифрового двойника. Виртуальная копия работает в паре с оригиналом и развивается вместе с ним. Все изменения в реальной системе проверяют на цифровой копии, чтобы экономить время и деньги.

Технология цифровых двойников уже не фантастика, а реальность. Они активно используются в таких отраслях, как производство, банки, логистика и другие. Благодаря цифровым копиям, бизнес становится эффективнее, а продукты и услуги становятся качественнее. Авиакомпании, например, с помощью цифровых копий сократили в два раза число задержек и отмен рейсов, а в логистике технология помогает определить максимальную нагрузку в транспортных компаниях и не ограничивать вес грузов.

Фото: freepik.com