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
Создание цифровой копии: технология и применение
Для создания цифровой копии объекта или системы нужно учитывать свойства физической сущности, которую необходимо воспроизвести в виртуальном пространстве. Функциональность может быть разной: например, авиационный электродвигатель требует сложных математических вычислений, а для создания модели сортировочного центра необходимо учитывать слаженное взаимодействие элементов. Цифровой двойник должен предупреждать возможные проблемы еще до начала эксплуатации.
Для создания цифровой копии объекта нужно иметь:
- физическую сущность с установленными датчиками и метриками;
- специальное программное обеспечение - платформу;
- связь между физическим и цифровым оборудованием.
Процесс создания цифровой копии всегда начинается с обследования объекта, изучения всех его свойств и особенностей работы. Разработчики и технические специалисты работают вместе, т.к. последние хорошо разбираются в предмете и знают, какие проблемы могут возникнуть при эксплуатации.
На основе математического описания сущности и после сбора данных телеметрии с датчиков, создается статичная модель будущего цифрового двойника. Она показывает то, как устроен объект, как расположены в пространстве его элементы. Затем статичную модель превращают в динамическую, "оживляя" ее описаниями рабочих процессов. 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, проводятся различные виды тестовых испытаний.
Создание динамической симуляционной модели - это не единственный этап процесса создания цифрового двойника. Виртуальная копия развивается параллельно со своим прототипом и используется для тестирования перед внесением изменений в реальную систему. Например, в аэрокосмической отрасли технология используется для отслеживания самолетов, точного определения погоды, обнаружения неисправностей и их прогнозирования. Это позволяет значительно сократить простои оборудования. Логистические компании используют цифровые двойники для повышения производительности за счет мониторинга веса.
Цифровые двойники физических объектов уже не фантастика, а реальность. Технология будущего активно используется в производстве, банковском деле и других сферах. Благодаря цифровым копиям изделий, оборудования, производственных, финансовых, логистических процессов бизнес становится эффективнее, а продукты и услуги - качественнее.
Фото: freepik.com