Цифровой двойник: для чего служит и как создается?

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.

Цифровые двойники стали одним из самых горячих IT-трендов в последние годы, но мало кто понимает их суть. Часто этот термин путают с другим — «цифровой профиль». Чем же цифровой двойник отличается от цифрового профиля? Давайте разберемся.

Концепция цифровых двойников возникла еще в прошлом веке, когда национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA) применило технологию симуляции космических кораблей для их строительства, тестирования и запуска. В последующие годы, по мере цифровизации бизнеса, интерес к этой идее возобновился. Однако, создание полноценной цифровой копии объекта в реальном времени стало возможным только с развитием искусственного интеллекта, машинного обучения и Интернета вещей.

Цифровой двойник представляет непрерывно меняющийся цифровой профиль, содержащий текущие и исторические данные об объекте или процессе. Digital twin регулярно обогащается новой информацией: документами, фото и видео, сведениями о транзакциях, данными о геолокации и тому подобным. Цифровой двойник может предсказывать будущее поведение объекта при разных изменениях благодаря свойствам искусственного интеллекта и машинного обучения.

Цифровая копия сопровождает объект или процесс на протяжении всего жизненного цикла. Информация регулярно обновляется, что позволяет цифровому двойнику наиболее точно описывать текущее состояние объекта или процесса, точно его идентифицировать и предсказывать будущее поведение объекта. Существуют различные виды цифровых двойников: прототип, экземпляр и агрегированный экземпляр, каждый со своими уникальными свойствами и возможностями.

Цифровые двойники имеют множество преимуществ, что делает их популярным решением в бизнесе:

• Цифровой двойник точно показывает, как работает объект, позволяя заметить и вовремя устранить неисправности или слабые места. С помощью цифровой копии можно увидеть ошибки еще до того, как продукт будет запущен в производство.
• 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, что предоставляет неограниченный потенциал для оптимизации.
• Цифровой двойник предсказывает будущее поведение объектов, давая возможность быть на шаг впереди времени
• Цифровой двойник дает возможность проводить эксперименты над объектом: разрушать, уничтожать, воспроизводить неограниченное количество раз, находить правильное решение в определенной ситуации.
• Цифровой двойник позволяет разобраться со всеми свойствами, особенностями и возможностями реального объекта.

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