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.

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.

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