Если говорить кратко, то цифровой двойник (ЦД) — математическая модель высокого уровня адекватности, которая позволяет с высокой степенью точности описывать поведение объекта во всех ситуациях, на всех этапах жизненного цикла, включая аварийные ситуации. Соответственно, внедряя цифровой двойник той или иной «системы», у вас есть уникальная возможность избежать патовых ситуаций, связанных с вашим бизнесом, предприятием, системой ЖКХ или даже картинной галерей.
По прогнозам Евразийской экономической комиссии (ЕЭК), рынок цифровых двойников активно развивается и к 2023 г. достигнет отметки 16 млрд. долл. Согласно отчету MarketsandMarkets, к 2025 г. рынок цифровых двойников вырастет до 35,8 млрд. долл. Gartner сообщает, что в 2021 г. половина крупных компаний будут использовать ЦД как ключевой инструмент для оптимизации процессов, и тем самым их эффективность возрастет на величину до 10%. Также исследования аналитиков Gartner показали, что 62% организаций начинают или планируют внедрять ЦД, а 13% уже внедрили ЦД в свое производство.
Концепция цифровых двойников впервые была представлена еще 2002 г. Майкл Гривз, профессор Мичиганского университета, рассказал публике о том, что получать информацию об объекте можно через ЦД. Однако заметный скачок в этой области произошел в 2015 г. благодаря развитию технологий ИИ. На сегодняшний день данная разработка — необходимый инструмент для повышения эффективности процессов организаций. Почему?
Драйверы развития, и зачем это нужно вашему бизнесу
Как известно, драйвером развития экономики в России являются нефтегазовая и нефтехимическая промышленность. Как показал опыт, цифровые двойники помогли сэкономить компаниям этих отраслей около 20% капитальных затрат.
На одном из нефтеперерабатывающих предприятий система предсказала сбой большого компрессора за 25 дней до того, как он действительно произошел. Это позволило сэкономить компании несколько миллионов долларов. Наглядный пример того, как система способствует предотвращению ощутимых и невосполнимых потерь в масштабах предприятия.
Если вы решили внедрить цифровые двойники в свой бизнес, то вам предстоит пройти следующие этапы:
- анализ экономической эффективности и выделение бюджета не только на интеграцию, но и на дальнейшую эксплуатацию цифрового двойника;
- анализ рынка разработчиков ЦД-систем, подбор исполнителя цифрового решения;
- исследование и проектирование. При проектировании необходимо учесть все нюансы, прямо или косвенно влияющие на процессы моделируемого объекта. Также нужно предусмотреть возможность верификации моделируемых данных с датчиков, установленных на эксплуатируемом объекте;
- разработка цифрового двойника;
- апробация системы. Любое изменение системы необходимо сначала тестировать на ЦД, только потом на реальном объекте. Тем самым, важно, чтобы эксплуатируемая система и цифровой двойник развивались органично и одновременно;
- поддержание развития ЦД, следование правилам эксплуатации, внесение соответствующих корректировок и доработок для достижения максимальной эффективности.
Как работает ЦД
Для точного изготовления цифровой модели используются данные с датчиков, установленных на исходном объекте и работающих в реальном времени. Цифровые двойники совершенствуются, так как данные обновляются с учетом изменений исходного объекта и всего жизненного цикла изделия — от идеи его создания, включая этапы проектирования зданий и сооружений, выбора оборудования, внедрения технологии и организации ведения операционной деятельности, проектного, процессного и другого управления, оптимизации использования мощностей и активов, контроллинга, а также на этапах реструктуризаций, модернизаций, трансформаций и пр.
Для достоверной работы используются различные технологии, например, методы статистического анализа, машинное обучение, программы для проектирования и т. д. Например, при автоматизации и безлюдной роботизации производства проектировать, совершенствовать, изменять объекты возможно только с использованием цифровых двойников, так как в среде ЦД есть возможность анализировать 3D-имитационную модель объектов, собирать цифровую аналитику производства, выбирать иные варианты технологического оборудования и использовать другие функции, доступные для оптимизации процессов, но недоступные для инженеров.
Стоит отметить, что сфера применения ЦД не ограничивается производством или бизнесом. Цифровые двойники востребованы для решения острых проблем города, например, в ЖКХ, поликлиниках, дорожно-транспортном хозяйстве, а также для сохранения культурного наследия человечества.
Внедрение ЦД в ЖКХ позволит сэкономить ресурсы, обнаружить и идентифицировать аномалии в больших системах и потоках данных. Все приборы и устройства инфраструктуры жилищно-коммунальных услуг интегрируются в единую «умную» экосистему, с возможностью управления распределенными энергетическими ресурсами и реализации концепции Интернета вещей (IoT).
Основной актуальной проблематикой музеев по-прежнему является замена экспонатов подделками во время выездных выставок. Оцифровка 3D-моделей помогает защитить предметы искусства от фальсификации. Основная задача искусственного интеллекта программы — это сравнение двух цифровых моделей экспоната с целью определения вероятности подмены оригинального экспоната его фальсифицированной копией. Более того, 3D-фонд позволяет музею сохранить свои экспонаты и национальное наследие.
Таким образом, основными преимуществами ЦД являются возможности запустить тестовую версию производства или продукта без существенных вложений, выявить слабые места на этапе запуска, тем самым избежав проблем в дальнейшей эксплуатации, спрогнозировать работоспособность продукта на долгие года вперед. То есть, имея мощности ЦД, вы будете на несколько шагов впереди конкурентов, сведете к минимуму риски, связанные с финансами, оптимизируя таким образом эффективность бизнеса.
