Цифровой двойник

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Цифровой двойник (англ. Digital Twin) — цифровая копия физического объекта или процесса, помогающая оптимизировать эффективность 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[1][2].

История возникновения[править | править код]

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[2].

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, позволил ведущим компаниям объединять информационные технологии с операционными процессами для создания цифровых двойников предприятий[2].

Определение[править | править код]

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 использования[3]. Другим распространённым определением является цифровая модель, полученная на основании информации с датчиков, установленных на физическом объекте, которая позволяет симулировать поведение объекта в реальном мире[4][5]. 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[2].

Примеры объектов моделирования[править | править код]

Визуализация параметров работы станка с использованием дополненной реальности

Чаще всего цифровые двойники создаются с целью моделирования объектов, напрямую связанных с промышленным производством.

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[6] или в условиях санкций[7] ;
  • моделирование процессов внедрения системы пожарной безопасности на предприятии РФ.[8]

Примечания[править | править код]

  1. Гончаров А. С., Саклаков В. М. Цифровой двойник: обзор существующих решений и перспективы развития технологии. elibrary.ru (2018). — Статья в сборнике трудов Всероссийской научно-практической конференции. Дата обращения: 28 апреля 2019.
  2. 1 2 3 4 Aaron Parrott, Lane Warshaw. Industry 4.0 and the digital twin technology (англ.). Deloitte Insigts (12-05-2017). — Manufacturing meets its match. Дата обращения: 28 апреля 2019.
  3. Jack 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.
  4. Michael Grieves, Digital twin: Manufacturing excellence through virtual factory replication Архивная копия от 17 мая 2017 на Wayback Machine, 2014, стр. 1,
  5. Авдеев Евгений, Цифровые двойники. Дизайн через отражение Архивная копия от 14 января 2021 на Wayback Machine, 2017, стр. 1,
  6. С. Н. Масаев. УПРАВЛЕНИЕ ОСОБЫМИ ЭКОНОМИЧЕСКИМИ ЗОНАМИ СУБЪЕКТА РФ // Институт проблем управления РАН. — 2019. — Июнь.
  7. S Masaev. Destruction of the Resident Enterprise in the Special Economic Zone with Sanctions // IEEE. — 2019.
  8. S N Masaev, A N Minkin and D A Edimichev. An algorithm for determining the state of a non-stationary dynamic system for assessing fire safety control in an enterprise by the method of integrated indicators // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering : International Scientific Conference CAMSTech-2020: Advances in Material Science and Technology. — 2020. — 2 июля (т. 919). — С. 042014.