Цифровой двойник: для чего служит и как создается?
Цифровой двойник, или digital twin - это виртуальная реплика какого-либо материального (или даже абстрактного) объекта, процесса или события. Зачастую это технология, которая относится к четвертой промышленной революции, которая происходит в наши дни. Digital twin помогает выявлять потенциальные проблемы, прогнозировать изменения и в конечном счете, повышает эффективность бизнеса. Рассмотрим более подробно, как это работает и какие преимущества приносит.
Что такое цифровой двойник и как он отличается от цифрового профиля? Несмотря на то, что технология цифровых двойников вызывает много обсуждений, многим не до конца ясно, в чем заключается ее суть. Более того, определение этого понятия очень похоже на определение другого термина - «цифровой профиль», что вносит дополнительную путаницу. Давайте разберемся, чем цифровые двойники отличаются от цифровых профилей.
Исходя из истории
Идея использования цифровых двойников возникла еще в прошлом веке, когда в НАСА стали применять симуляцию космического корабля при его постройке, тестировании и запуске. Позже, в связи с цифровым развитием бизнеса, возник интерес к этой концепции. Однако создание полноценной цифровой копии объекта в реальном времени стало возможным только после развития искусственного интеллекта, машинного обучения и интернета вещей, так как между этими технологиями существуют тесные связи.
Определение цифровых двойников
Точного определения цифровых двойников не существует - на различных ресурсах понимание этого термина может отличаться. В принципе, цифровой двойник является постоянно изменяющимся цифровым профилем, содержащим информацию о текущих и исторических данных объекта или процесса. Это изменяемое объясняется тем, что он регулярно обновляется новой информацией: документами, фото и видео материалами, сведениями о транзакциях, данными о геолокации и т. д. Таким образом, цифровой двойник представляет наиболее точное описание текущего состояния объекта или процесса, однозначно идентифицируя его. Кроме того, он может предсказывать будущее поведение объекта в различных ситуациях благодаря возможностям искусственного интеллекта и машинного обучения.
За жизненным циклом объекта (процесса) следует цифровая копия. В случае со строительством здания, скажем, цикл начинается с финансирования и заканчивается эксплуатацией. На каждом этапе процесса постоянно появляется новая информация: договоры, счета, фотографии, схемы, отчеты, камеры и т. д. Информация постоянно обновляется: устаревшая информация заменяется новой, более актуальной. Цифровой двойник представляет всю эту информацию: структурированную, лишенную ошибок и дублирования. Он предоставляет точную характеристику объекта в текущий момент и замечает любые изменения, которые происходят.
Помимо реальных объектов (людей, зданий, продуктов и техники), можно создать цифровой двойник виртуальной системы или процесса, например, в случае распространения коронавируса.
Цифровой двойник связан с физическим объектом (процессом) через "интернет вещей" (IoT). На основании информации, поступающей с
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