Как создают виртуальные двойники
Концепция цифровых близнецов появилась сравнительно недавно — в 2002 году. Ее автор — американский профессор Майкл Гривс — заложил четыре основных этапа создания digital twin:
Изучение прототипа и его свойств (если объект уже существует). Для этого на оригинале размещается множество датчиков, преобразующих характеристики предметов и процессов в диджитал-сигнал. Их совокупность позволяет построить карту параметров будущего двойника.
Создание цифровой 3D-модели предполагаемого или имеющегося объекта. На основе данных, полученных от IoT-сенсоров, разработчики моделируют виртуальный образ с точным отображением действующих процессов, реальной инфраструктуры.
Запуск и апробирование полученной модели. В тестовом режиме осуществляется старт созданного двойника, выполняются его синхронизация с прототипом и начальные этапы проверки работоспособности. В этот же период происходит первичное прогнозирование.
Завершающей ступенью создания digital twin становится комплекс корректировок бизнес-процессов и реальных действий, произведенный на основе данных, полученных от виртуальной модели, их внедрение на оригинальном объекте.
При этом единых сроков создания виртуального двойника нет. Они зависят от сложности прототипа, его структуры и масштабов, а также от задач, которые необходимо решить твинку. На создание цифровой копии может уйти от пары недель до нескольких лет.
Что делают цифровые двойники
Создаваемые сегодня digital twins выполняют несколько функций:
- диагностируют и передают данные в онлайн-режиме;
- показывают сложные системы и процессы в виде наглядных изображений;
- прогнозируют то, как будут развиваться процессы и какие неисправности могут возникнуть;
- эмулируют реальные условия работы и «поведение» прототипа в них;
- проверяют совместимость различных частей и узлов оригинала, повышая эффективность его обслуживания;
- оптимизируют управление исходником.
В результате при помощи виртуальной модели можно снизить расходы на эксплуатацию прототипа, обнаружить уязвимости до его введения в эксплуатацию, минимизировать риски, связанные с безопасностью сотрудников и оборудования. Еще два ключевых преимущества создания digital twins — возможность долгосрочного прогнозирования и повышение прибыльности бизнеса без существенных вложений.
Где и для чего применяются digital twins
Использовать цифровые двойники можно практически в любой сфере:
- Строительство — для создания проектов зданий и ремонта сооружений.
- Добыча полезных ископаемых — разведка месторождений, возведение инфраструктуры, сокращение рисков для персонала.
- Промышленность — моделирование складских и индустриальных площадок, производственных цепочек, объектов, создание инженерных коммуникаций и отслеживание внутренней логистики.
- Сельское хозяйство — изучение состояния почв, их восстановления, расчет оптимального полива агрокультур, прогнозирование урожайности и эффективности воспроизведения в животноводстве.
- Энергетика — оптимизация процессов и объектов энергопотребления, повышение эксплуатационной безопасности.
- Транспорт и перевозки — создание оптимальных маршрутов, техническое обслуживание автомобилей, изучение пассажирского и логистического потоков.
- Медицина — отслеживание состояния пациентов, назначение соответствующего лечения.
- Муниципальная инфраструктура — разработка городских мастер-планов, оценка ресурсопотребления, экологической обстановки в населенных пунктах.
- ИТ-отрасль — выявление киберугроз, защита данных, выявление проблем совместимости систем и устройств, тестирование программ.
- Ретейл — оценка и прогнозирование загруженности складских и торговых помещений, оптимизация условий хранения товаров.