На протяжении почти всей истории у изобретателей был всего один способ проверить жизнеспособность своей теории или продукта: эксперимент. Производитель керамической посуды должен был произвести и разбить сотню тарелок, чтобы проверить свою керамику на прочность. Современная промышленность лишена таких заманчивых возможностей: производители автомобилей, станков и авиадвигателей не могут “бить тарелки” в неограниченных количествах.
С приходом цифровой эпохи у производителей появился еще один метод проверки идей и продуктов - компьютерное моделирование. Если несколько десятилетий назад оно было ограничено относительно простыми симуляциями и нуждалось в “ручной” подстройке, то сегодня практически ничем не сдерживается. Возникла такая концепция как “цифровые двойники” (digital twins). Это виртуальные конструкты, которые могут полностью симулировать сложные физические объекты.
Что такое “цифровой двойник”
Считается, что впервые “цифровые двойники” были упомянуты в американской космической и оборонной промышленности примерно 20 лет назад, обсуждая дальнейшее развитие цифрового моделирования.
Сегодня “цифровые двойники” стали одной из ключевых технологий диджитализации во многих сферах. По оценкам логистического гиганта DHL, в ближайшие годы рынок цифровых двойников будет расти взрывными темпами (почти на 40% ежегодно), и к 2025 году достигнет отметки в 26 млрд долларов.
Зачем нужны “цифровые двойники”
Разработка решения в области Digital Twins может обойтись в десятки тысяч долларов. При оценке стоимости стоит учитывать риски, которые можно спрогнозировать и устранить с помощью этих технологий. Если потенциальный ущерб от рисков сильно превышает стоимость разработки, инвестировать в нее целесообразно. Кроме того, грамотное применение Digital Twins быстро окупается.
Разработка цифровых двойников производства потребует не только программистов, тестеров и дизайнеров, но также специалистов в области Data Science и кибербезопасности. Очень немногие компании сегодня готовы самостоятельно решить задачи такой разработки, не привлекая опытных партнеров или аутсорсеров.
Если вы рассматриваете возможность применения таких технологий - не делайте поспешных решений - проконсультируйтесь с нашими экспертами.
Как работает цифровой двойник
Подразумевается, что цифровой двойник, или digital twin - это набор параметров, которые исчерпывающе описывают физический объект или осязаемый процесс. Часто это выглядит очень наглядно, потому что для удобства “цифровой двойник” визуализируется на дисплее. Получается полноценная цифровая копия реального предмета для работы в специальном софте. Своего “двойника” может получить отдельное изделие, целый технологический процесс, отдельное предприятие, и даже целая отрасль промышленности.
Еще не так давно цифровое моделирование было статичным. Для точной симуляции процессов данные приходилось снимать и корректировать вручную. Сегодня все изменилось: средства IoT, открытые API, искусственный интеллект и средства Big Data делают “цифровых двойников” максимально отзывчивыми - модель может автоматически обновляться на основе постоянно входящих данных. Это делает моделирование гораздо проще и точнее.
Для эффективного построения “цифрового двойника” используют ряд инструментов:
-
графическое трехмерное моделирование и прочие инструменты визуализации
-
средства IoT;
-
интегрированные математические модели (например, CAE-системы для инженерных расчетов);
-
средства PLM (Product Lifecycle Management) - технологии управления жизненным циклом изделий в промышленности.
Все это позволяет создать точный виртуальный образ объекта, который можно использовать практически в любой сфере - от промышленности, до медицины.
Какие преимущества может дать цифровой двойник?
Технология стала очень востребованной, ведь цифровые двойники позволяют решать ряд сложнейших задач:
-
упрощают промышленное проектирование;
-
помогают сравнивать между собой различные проекты;
-
позволяют дополнить технические сведения для правильной эксплуатации объекта;
-
дают возможность обнаруживать отклонения и прогнозировать сбои в работе продуктов;
-
помогают сократить издержки в логистике и производстве, повысить эффективность персонала.
Технология помогает создавать безопасное медицинское оборудование и надежные машины. “Цифровой двойник предприятия” может смоделировать цельное управление производством и спланировать его в мельчайших подробностях.
Цифровой двойник организации
Сложные цифровые модели помогают в технически сложном производстве - для контроля изготовления и прогнозного обслуживания изделий. Поэтому наиболее широко технологии Digital Twins сегодня применяются в промышленности.
Так как концепция цифрового двойника производства родилась в аэрокосмической отрасли, наиболее широкое применение изначально обрела у гигантов индустрии. Boeing, Airbus, SpaceX - все они используют “двойников” для оптимизации производства и принятия решений. Но и в других отраслях такие технологии крайне востребованы, активно применяются в автомобилестроении, электронике, фармацевтике.
Области применения Digital Twins
- “Цифровые двойники” в логистике
Сегодня “цифровые двойники” успешно применяются в организации цепочек поставок. Этому способствует и массовое распространение в логистике инструментов IoT. Сегодня практически каждый товар на складе может быть оцифрован, с помощью “двойников” можно эффективно организовать склад, процессы отгрузки и выгрузки товара.
Визуализация позволяет операторам логистических систем наглядно следить за размещением паллет на складе, или отслеживать движение транспорта. Собственный “двойник” со временем появится у каждого грузовика.
Стоит отметить, что технологии Digital Twins это еще и помощь с подбором оптимальных видов упаковки и проработки стратегии использования контейнеров.
- Цифровые двойники в ритейле
В сфере ритейла технологии Digital Twins могут не только улучшить логистику, но и непосредственно повлиять на работу персонала. Подбор локации для магазина, разработка его интерьера, оптимальное формирование торговых рядов, выкладка товаров, мерчендайзинг - все это можно отработать на цифровой модели.
Свои цифровые двойники могут появиться и у товаров - отслеживать движение каждой единицы продукции станет намного проще. Это поможет прогнозировать спрос и снизит риск кражи.
- Цифровые двойники в медицине
Одна из самых перспективных сфер применения Digital Twins: уже сегодня медицина использует продвинутые виртуальные модели человеческих органов в диагностике и терапии. Можно представить, что в будущем прирост объема медицинских данных позволит медикам создавать “медицинских двойников” пациента - на основе комплексных данных о его организме. Это открывает фантастические возможности в терапии, или даже позволит предсказать болезнь еще до проявления первых симптомов.
Как использовать Digital Twins?
Технология “цифровых двойников” непроста в освоении, и ее выход на массовый рынок только начинается. Но появляются и более доступные для бизнеса инструменты - такие же наглядные, но лишенные сложного функционала и математических моделей.
Такую упрощенную модель часто называют “цифровой тенью” - она обеспечивает лишь частичное отражение данных физического объекта. Например - вес, геолокацию, положение на складе. Часто под цифровыми двойниками подразумевают именно такие инструменты - они относительно просты, обеспечивают визуализацию рабочего процесса, удобный мониторинг и аналитику данных.
