Цифровой двойник – дорогой, но незаменимый помощник

– Алексей, чего удалось достичь в развитии технологии цифровых двойников к настоящему времени?

 – Различные машины для симуляций существовали и ранее, но технология цифровых двойников стала новым уровнем развития симуляционных машин. Она позволила связать воедино физический и виртуальный миры за счет множества датчиков, работающих в режиме реального времени.

С этого момента концепция цифровых двойников существенно расширилась и вошла в бизнес-индустрию. Ее основное преимущество заключается в синхронном отражении всех изменений реальных состояний и рабочих условий в точной цифровой копии. Для сбора актуальных данных применяются сотни и тысячи датчиков, подключаемых по технологии интернета вещей (IoT). Именно интернет вещей как новая базовая технология обеспечил появление понятия умного производства, или digital factory.

В последнее время появляются попытки включить в систему цифрового двойника даже работников предприятия с помощью носимых устройств интернета тел. Это позволяет системе точно предугадывать влияние человеческого фактора на производство. Если система регистрирует изменения физического здоровья и психологического состояния, она пересчитывает будущие показатели продуктивности работы.

 – Где чаще всего можно встретить цифровых двойников?

 – В целом более 85% промышленных цифровых двойников разрабатываются для отдельных направлений производства, и лишь чуть более 10% двойников охватывают полный цикл производства. Для крупных компаний важно постоянно контролировать процессы. Поэтому недавно начали задумываться о создании цифровых двойников производственных цепочек. Однако пока эта идея сталкивается с организационными реалиями и ограничениями.

В чем конкретно можно реализовать двойников? Во-первых, это разработка новой продукции. Цифровые двойники помогают инженерам проверить осуществимость будущих продуктов перед запуском. По результатам испытаний инженеры начинают производить тот продукт, который показал высокие результаты производительности и наименьшую долю дефектов.

Во-вторых, кастомизация продукта. С помощью цифровых двойников компании разрабатывают более персонализированные варианты продуктов для отдельных клиентов или категорий клиентов.

В-третьих, прогнозное обслуживание. Производители используют цифровых близнецов для прогнозирования потенциальных простоев. Так предприятия сводят к минимуму техническое обслуживание агрегатов и повышают их общую эффективность. Это становится возможным благодаря тому, что технические специалисты могут принимать меры до того, как произойдет сбой.

В аэрокосмической отрасли, где и родилась концепция, инженеры используют аналитику, получаемую от цифровых двойников для прогнозирования проблем во время полета. Таким же образом цифровые двойники применяются в производстве традиционных и беспилотных автомобилей.

Широкое применение двойники получили в логистике предприятий. Логистические департаменты проверяют пригодность упаковочных материалов для конкретной перевозки, анализируют влияние процедур упаковывания продукции на доставку, тестируют проекты складских помещений на показатели операционной эффективности, рассчитывают маршруты распределения и места хранения запасов на основе данных о дорожной ситуации – во всем этом уже сейчас помогают цифровые двойники.

 – Как создаются цифровые двойники?

 – В зависимости от назначения цифрового двойника он может быть разработан по-разному. Система цифрового двойника состоит из трех базовых компонентов: информационной модели физического объекта и процессов; модуля обработки данных, который будет собирать данные с устройств и превращать их в цифровую копию объекта и процессов; механизма коммуникации между цифровым двойником и физическими объектами.

Если говорить на примере логистики предприятия, информационная модель наполняется следующими элементами:

 – количественные показатели спроса на продукцию;

 – показатели входа сырых материалов;

 – показатели переработки материалов в продукцию на заводе (сколько продукции получается на выходе после переработки определенного количества сырья);

 – показатели хранения продукции в центрах дистрибуции, принадлежащих посредникам, показатели хранения в магазинах, показатели продаж потребителям и т. д.

Все элементы визуализируются в виде понятных иллюстраций: склад, завод, центр дистрибуции, магазин.

На втором этапе внутри каждого элемента создаются этапы: например, на заводе это будут отдельные этапы производства. Каждому этапу и элементу присваивается три статуса: степень нагрузки склада, остаток времени до начала отгрузки, переработки или других действий и предельная мощность работы склада, завода или магазина.

На последнем этапе на схеме помечаются контрольные точки, которые будут сигнализировать о конкретном месте в цепочке, где происходят сбои в работе. Затем вся модель представляется с помощью 3D-модуля и интегрируется в мобильный или веб-интерфейс.

Так выглядит простейшая визуализация цифрового двойника. Чем больше сенсоров и датчиков будет использоваться для отслеживания процессов, тем сложнее и разветвленнее будет информационная модель.

Модуль обработки данных как второй базовый компонент всей системы цифрового двойника требует постоянного подключения к сенсорам, которые будут поставлять в систему много данных ежесекундно. Здесь могут быть не только данные, создаваемые самим предприятием, но и внешние данные: например, обновляющийся прогноз погоды, базы данных государственных систем, коммерческие базы данных.

 – Сколько придется заплатить за создание цифрового двойника и как быстро среднестатистическая компания сможет окупить внедрение такой технологии?

 – В целом стандартный цифровой двойник может быть создан за полгода и стоить от нескольких миллионов до нескольких десятков миллионов рублей. Для его разработки требуется команда из 10 человек: продакт-менеджер, дизайнер, дата-сайентист, дата-инженер, программисты, DevOps-разработчик, QA-специалист и специалист по защите информации. Даже после завершения разработки необходима будет постоянная техническая поддержка системы, которая будет решать возможные нештатные ситуации. Для этого лучше всего нанять специалистов на постоянную работу. Собственные специалисты обойдутся в 2 раза дешевле проектного найма.

С учетом высокой стоимости проекта чаще всего в расчет берут риски, которые будет прогнозировать цифровой двойник. Если стоимость рисков существенно превышает стоимость разработки, цифровой двойник действительно необходим. И, конечно, в расчет берется, насколько цифровой двойник будет полезен, помимо предотвращения рисков: снижение расходов и повышение продуктивности бизнеса. В среднем проект цифрового двойника окупается за 5 лет, при этом срок зависит от специфики проекта, бюджета проекта и объемов предприятия.

Беседовала Юлия Чернышевская