1123 подписчика

Цифровой двойник: перспективная технология для промышленных компаний

2 сентября 20202 сен 2020

7 мин

Гость канала из мира высоких технологий - концепция технологии цифрового двойника (Digital Twin) - сформировалась еще в 2000-х годах, но только спустя 20 лет, в разгар цифровой трансформации, концепт начинает вписываться в практику деятельности крупных и не очень промышленных игроков и обещает значительную оптимизацию процессов управления жизненным циклом продукта через экономию времени, повышение гибкости производственной линии, сокращение инцидентов. В промышленности цифровые двойники в основном используются в проектировании, эксплуатации и обслуживании промышленного оборудования. Перспективы технологии достаточно широкие. Но практическое применение можно ярко проследить и, что называется, потрогать собственными руками, в настоящее время только в промышленной сфере. С небольшой оговоркой, что мы не будем принимать во внимание киноиндустрию как серьезный источник прогнозов, конечно, поскольку именно там на сегодняшний день эта технология рассмотрена достаточно подробно и с разных сторон. Яркий пример - сериал "Мир Дикого Запада" (далее - спойлер), где в комнате управления Парком и представлен цифровой двойник парка. Другие, не менее яркие примеры из кинофильмов, читатели канала без труда приведут в пример самостоятельно.

На Западе развивается отрасль индустрии, которая предлагает услуги по "преобразованию рабочей реальности в виртуальную", то есть в цифрового двойника. Причем, это возможно самыми простыми цифровыми средствами (но в данной статье задача анализа технических аспектов реализации технологии ставится достаточно в общих чертах). Эта технология направлена на повышение управляемости активов компании, уровня оптимальности их использования, минимизацию рисков, и расширение и уточнение возможностей планирования будущего. Сегодня на рынке можно найти достаточно разнообразные предложения по разработке трехмерных виртуальных сред, к примеру, для обучения коллективов в условиях полной безопасности.

Например, не так давно автор канала #в мире ит посетил экскурсию по виртуальной шахте, созданной с применением технологий цифрового двойника сотрудниками одной из крупнейших добывающих компаний -#евраз для обучения и тренировок персонала. Технология позволяет осуществлять обмен данными в реальном времени, принимать упреждающие решения и более точно прогнозировать возможный спектр проблем бизнеса. Тут можно в пример приводить автомобилестроение, самолетостроение, инженерное конструирование и проектирование, архитектуру, дизайн и многое другое. Особо можно выделить сектор с потенциально самым большим спросом на технологию с точки зрения технического обслуживания и ремонта: атомные электростанции.

Технология цифрового двойника (Digital Twin ) - это технология, имитирующая физический мир. Этот виртуальный «клон» «любого объекта, системы или физического процесса», который может быть применен к продукту, к зданию, или даже к сборочной линии, и является своего рода графическим воспроизведением всех известных данных о воспроизводимой модели. Модели и трехмерные среды при этом объединяются с данными датчиков для воссоздания улучшенного визуального представления физического объекта.

На практике цифровой двойник используется для воспроизведения работы оборудования, установок и процессов. Особенно привлекательна возможность тестировать большое количество параметров перед началом внедренческого этапа для того или иного оборудования (физическое сопротивление изделия сжатию, тепло, место, необходимое на заводе для установки). Яркий пример - тестирование смесительных баков для косметических продуктов, для которых малейший конструктивный дефект привел бы к достаточно тяжело устранимым последствиям. Опасность при использовании технологии цифрового двойника устраняется путем виртуализации объекта в его промышленном контексте (проверка параметров сопротивления, пространства и т. д.)

Исторически цифровой двойник был разработан для использования в промышленном секторе для управления большими физическими активами, требующими особого и безопасного обращения. Однако новые сферы применения технологии предлагаются в областях здравоохранения, городского планирования, строительства, логистики и транспорта. Эта технология идеально подходит для многих отраслей, которые находятся в поиске эффективных способов визуализации, анализа, обслуживания и контроля своих активов или проектов. Динамический характер цифрового двойника предлагает профессионалам больше инструментов и точной информации, чем статические 3D-модели.

🤖Цифровой двойник имеет четыре основные функции:

просмотр,
анализ,
обслуживание и
контроль.

К примеру, одна из пула технологий в рамках создания цифрового двойника, 3D-визуализация, позволяет компаниям визуализировать свои 3D-активы, эффективно планировать их использование, минимизировать риск поломки, оптимизировать производительность.

Цифровой двойник позволяет компаниям принимать более обоснованные решения, контролировать расходы и улучшать обслуживание своих активов. С технической точки зрения в спектр функции технологий входит предоставление следующих возможностей:

Удобной навигации по конкретным картам, направленной ко всем точкам здания или фабрики, или даже городской инфраструктуры в целом.

Источник: https://www.instagram.com/v_mire_it/

Виртуальные туры (свободно или по заранее определенному маршруту). Статья канала "Новый интерфейс приложения Google Maps упростил поиск нужных адресов" рассказывает о том, как технологии цифрового двойника используются ИТ-гигантом Google.
Применение нескольких аватарок операторов со свободой передвижения.
Имитация умения ходить, бегать, подниматься (по лестнице, эскалатору), приседать (в замкнутом пространстве).
Возможность манипулировать 3D-контентом и взаимодействовать с ним.
Свободный полет / телепортация (для инструкторов, экспресс-знакомство и т. д.).
Стеклянные модели, которые позволяют заглянуть внутрь оборудования и систем;
Реализация режимов обучения: ознакомление, наставничество, свободная игра и экзамен.

Сферы применения технологии цифрового двойника

На сегодняшний день известно три уровня зрелости цифрового двойника:

Прототип - содержит всю информацию и все детали, необходимые, чтобы воспроизвести физическую версию продукта (материальные характеристики, конструктивные допуски, классификатор, ассортимент продукции и т.д.);
Экземпляр - описывает конкретный физический продукт, с которым индивидуальный цифровой двойник остается связанным на протяжении всего жизненного цикла. Он содержит данные, собранные с физического продукта на протяжении его жизненного цикла, в том числе во время его использования и уничтожения.
Агрегат - совокупность всех экземпляров цифровых двойников.

Итак, зародившись среди разработок, связанных с искусственным интеллектом, концепция цифрового двойника сегодня получает все большее распространение. До такой степени, что становится непонятно, как человечество раньше обходилось без нее при проектировании сложных механизмов и архитектурных изделий. Цифровой двойник коренным образом меняет этап разработки продукта. Вместо того, чтобы создавать объект и тестировать его, а затем вносить улучшения, прогрессивная визуализация построения объекта на его цифровой модели позволяет без особых затрат протестировать разработку и выявить все необходимые данные о ней, минимизировав затраты с точки зрения эргономики, материалов и дизайна. Приятно сообщить, что это одна из тех технологий, в рамках которой мы имеем дело не только с понятиями производительности. Здесь можно уверенно говорить о революциях:

в области производственной культуры компаний,
в способах представления результатов технического творчества,
в пределах сотрудничества коллектива людей, которые могут находиться в разных концах земли, работая над реальным проектом. Технология позволяет работать вместе удаленно в тех же условиях, что и в реальной среде.

Технология предлагает множество возможностей с точки зрения жизненного комфорта, но при более углубленном рассмотрении их спектра возникает множество вопросов из области этики и сферы идентичности, в частности, в отношении конфиденциальности данных, которые, в сущности, уже вынесены на общественное обсуждение в рамках кинодискурса (например, в сериале, упоминаемом в начале статьи, или в фильме "Луна 2112"). Человек стоит на пороге перед открытой дверью в мир цифровых технологий. Что ждет его там - вопрос, посерьезнее воззвания Н.В. Гоголя к птице-тройке.