Цифровой двойник () — цифровая копия физического объекта или процесса, помогающая оптимизировать эффективность производства и бизнеса. Концепция «цифрового двойника» является частью четвёртой промышленной революции и призвана помочь предприятиям быстрее обнаруживать физические проблемы, точнее предсказывать их результаты и производить более качественные продукты.
История возникновения Появление концепции цифровых двойников было связано с ростом цифровизации производственных процессов, в ходе которой физические или аналоговые ресурсы заменялись информационными или цифровыми. Организации следовали за последними тенденциями и пытались определить, как цифровые решения могут помочь им извлечь как операционную, так и стратегическую выгоду.
Вплоть до второй половины 2010-х создание компьютеризированных систем, отражающих характеристики физических объектов почти в режиме реального времени, было невозможным ввиду технических ограничений. И лишь существенный прорыв в развитии цифровых технологий, позволивший увеличить вычислительные мощности и снизить цену их использования, дал возможность ведущим компаниям объединять информационные технологии с операционными процессами для создания цифровых двойников предприятий.
Определение В индустриальных и научных источниках определения «цифрового двойника» отличаются. Согласно некоторым из них, цифровой двойник является интегрированной моделью уже построенного продукта, которая призвана содержать информацию обо всех дефектах изделия и регулярно обновляться в процессе физического использованияJack Reid and Donna Rhodes, Digital system models: An investigation of the non-technical challenges and research needs, Conference on Systems Engineering Research, Systems Engineering Advancement Research Initiative, Massachusetts Institute of Technology, 2016. . Другим распространённым определением является цифровая модель, полученная на основании информации с датчиков, установленных на физическом объекте, которая позволяет симулировать поведение объекта в реальном миреMichael Grieves, Digital twin: Manufacturing excellence through virtual factory replication , 2014, стр. 1,Авдеев Евгений, Цифровые двойники. Дизайн через отражение , 2017, стр. 1,. Ни одно из этих определений, впрочем, не придаёт достаточного внимания процессам, как важному аспекту цифрового двойника.
Фундаментально цифровой двойник может быть определён как постоянно меняющийся цифровой профиль, содержащий исторические и наиболее актуальные данные о физическом объекте или процессе, что позволяет оптимизировать эффективность бизнеса. Он основан на огромном объёме накопленных данных, полученных в ходе измерений целого ряда показателей объекта в реальном мире. Анализ накопленных данных позволяет получать точную информацию о производительности системы, а также приводить к выводам о необходимости во внесении изменений как в производимый продукт, так и в сам процесс производства.
Примеры объектов моделирования
Чаще всего цифровые двойники создаются с целью моделирования объектов, напрямую связанных с промышленным производством, либо являющихся важным элементом технических системVadym Slyusar. The concept of networked distributed engine control system of future air vehicles. // Proceedings of AVT-357 STO NATO Workshop on Technologies for future distributed engine control systems (DECS). — 11 −13 May, 2021. — 12 p. DOI: 10.14339/STO-MP-AVT-357 .
Примеры: для моделирования бака с вентилем и насосом в качестве источника данных используются сенсоры наполнения, а также сенсоры на приводах, позволяющие моделировать процессы с помощью SysML, AML, SCADA и ANFIS; состояние производственного цеха можно смоделировать, собрав данные об основных и оборотных средствах и производственных процессах, и проанализировав их с помощью систем автоматизированного проектирования; экспериментальные данные, которые получаются в ходе деформации детали, позволяют смоделировать её состояние с помощью приложений для реалистичного моделирования Simulia; моделирование процессов происходящих на предприятии для выработки управленческих решений для особых экономических зон РФ или в условиях санкций; моделирование процессов внедрения системы пожарной безопасности на предприятии РФ; моделирование всех систем двигательной установки летательного аппарата для прогнозирования её технического состояния; моделирование "виртуального пациента" с целью обучения студентов-медиков проведению диагностики различных заболеваний; использование при добыче углеводородов (так, «Газпром нефть» осуществляет с помощью цифровых двойников около 60 % своей добычи).
См. также Цифровая копия актёра Виртуальный пациент
Примечания
Категория:Промышленная революция Категория:Индустрия 4.0 Категория:Автоматизация производства Категория:Двойники