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 создать цифровую копию: технология

Создание цифровой копии объекта или системы зависит от его физических свойств и особенностей функционирования. В случае, когда необходимо создать виртуальную копию сложного объекта, такого, как авиационный электродвигатель, требуются математические вычисления. С другой стороны, для создания модели системы автоматизации сортировочного центра, необходимо учитывать слаженное взаимодействие элементов, чтобы предотвращать возможные проблемы еще до начала эксплуатации.

Для создания цифрового двойника необходимы физическая сущность с датчиками и метриками, специальное программное обеспечение - платформа - и связь между физическим и цифровым оборудованием. Создание цифровой копии всегда начинается с обследования объекта, изучения его свойств и особенностей, совместно с техническими специалистами на стороне заказчика.

На первом этапе создается статичная модель объекта, которая показывает, как устроен объект и как расположены его элементы. Затем, статичную модель превращают в динамическую, описывая рабочие процессы и тестируя их, чтобы предотвращать возможные аварийные ситуации. Виртуальная копия существует параллельно с реальным объектом и позволяет экспериментировать с изменениями, не влияя на реальную систему. Эта технология помогает экономить время и деньги при внесении изменений в реальную систему.

Применение цифровых двойников реальных объектов уже не является фантастикой, а становится реальностью. В аэрокосмической отрасли технология применяется для отслеживания самолетов, определения погоды и обнаружения неисправностей. Это помогает свести к минимуму простои оборудования и снизить число задержек и отмены рейсов. Кроме того, применение в логистике позволяет повысить производительность за счет мониторинга веса груза, благодаря точному определению максимально допустимой нагрузки.

Таким образом, цифровые двойники физических объектов помогают бизнесу стать более эффективным и продукты и услуги становятся качественнее.

Фото: freepik.com