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.
С помощью цифровых двойников, также могут быть проанализированы и оптимизированы. Цифровой двойник также может повысить эффективность обслуживания и обслуживания. Он позволяет операторам наблюдать и анализировать состояние объекта в режиме реального времени, предсказывать отказы и осуществлять техническое обслуживание заблаговременно. Это помогает предотвратить возникновение аварийных ситуаций и сократить время простоя, что является важным фактором для многих отраслей. Другие преимущества цифровых двойников включают возможность моделирования и тестирования новых дизайнов и инноваций без необходимости создания физических прототипов. Они также могут быть использованы для удаленного контроля и управления объектами и процессами, что особенно актуально для сложных и опасных сред. Цифровые двойники также имеют большой потенциал в области медицины и здравоохранения. Они могут быть использованы для моделирования и симуляции пациентов, что позволяет врачам и специалистам проводить виртуальные операции и тестировать различные методы лечения и диагностики. В заключение, цифровые двойники представляют собой ценный инструмент для анализа, управления и оптимизации объектов и процессов в реальном времени. Они позволяют создавать точные и детальные модели, которые помогают повысить эффективность и надежность систем и устройств. Все это делает их важным элементом в различных сферах деятельности и является одним из ключевых элементов цифровой трансформации.Создание цифровой копии: как это происходит
Процесс создания цифрового двойника зависит от физической сущности, для которой он создается. Авиационный электродвигатель, например, является отдельным, но достаточно сложным объектом, для описания работы которого требуются непростые математические вычисления. В случае, если нужно создать модель системы автоматизации сортировочного центра, подход к созданию будет совсем другим. Здесь каждый элемент (транспортная линия) сам по себе не представляет сложности, но важно их бесперебойное слаженное взаимодействие в нормальных и экстремальных условиях. Поэтому при разработке цифрового двойника необходимо учитывать этот аспект, так как одна из его главных задач - предупреждать проблемы еще до начала эксплуатации.
Для создания цифровой копии объекта или системы необходимы следующие компоненты:
- физическая сущность с установленным комплектом датчиков, метрик;
- специальное программное обеспечение - платформа;
- постоянная связь между физическим и цифровым оборудованием.
Процесс создания цифровой копии всегда начинается с обследования объекта или системы для изучения всех его свойств и функционирования. Разработчики действуют совместно с техническими специалистами на стороне заказчика, так как последние хорошо разбираются в предмете и знают, какие проблемы могут возникнуть в процессе эксплуатации.
На основе математического описания объекта, после сбора данных телеметрии с датчиков, создается линейная или древовидная модель будущего цифрового двойника. На этом этапе модель еще статична и показывает, как устроен объект и как расположены его элементы в пространстве.
Затем статичную модель превращают в динамическую, «оживляя» ее описаниями рабочих процессов. На этом этапе исследуются все возможные варианты поведения объекта как в обычной, так и в нештатной или аварийной ситуации. Технические специалисты разрабатывают сценарии и составляют чек-листы для проверки работоспособности, проводятся различные виды тестовых испытаний. В дальнейшем, во время пуско-наладочных работ на реальном объекте (если речь идет об оборудовании), это позволит экономить до 90% времени.
Создание динамической симуляционной модели - это только начало процесса. Цифровой двойник продолжает жить параллельно со своим прототипом и развиваться вместе с ним. Прежде чем вносить изменения в реальную систему, они тестируются на цифровом двойнике, что позволяет экономить время и деньги.
Одним из примеров использования цифровых двойников в аэрокосмической отрасли является отслеживание самолетов, точное определение погоды и своевременное обнаружение (и прогнозирование) неисправностей. Это позволяет свести к минимуму простои оборудования. Например, голландской авиакомпании KLM удалось сократить случаи задержки и отмены рейсов вдвое. Технология также помогает повысить производительность в логистике за счет мониторинга веса, что дает возможность точно знать, какая максимальная нагрузка допустима в том или ином случае, что избавляет транспортные компании от необходимости ограничивать вес грузов ради перестраховки.
Цифровые двойники физических объектов уже не являются фантастикой, а стали реальностью. Технология будущего активно используется в производстве, банковском деле и других сферах. Благодаря цифровым копиям изделий, оборудования, производственных, финансовых, логистических процессов бизнес становится более эффективным, а продукты и услуги - качественными.
Фото: freepik.com