В 2017 году Gartner, исследовательская и консалтинговая компания на ИТ- рынке, назвала технологию digital twins (цифровых двойников) одной из 10 лучших стратегических тенденций. Год спустя прогноз экспертов компании стал более определенным: цифровые двойники уже в 2020 году станут главной технологией для миллиардов объектов, процессов, систем.
Уже сейчас их используют в управлении городом, отраслями промышленности, бизнес-процессами.
В условиях социального дистанцирования, пришедшего вместе с пандемией, создание digital twins – единственная возможность восстановить прежние показатели производства и достичь ощутимых успехов в любой сфере.
Цифровые двойники: что это такое?
Если коротко – это компьютерная программа, в которую заложены реальные данные о физическом объекте, процессе, системе и алгоритмы их взаимодействия. На выходе Digital twin дает прогноз или модель развития комплекса в разных ситуациях.
В основе концепции цифрового двойника – 3 важных особенности:
- Это компьютерная копия реального объекта или явления, которая обновляется по мере изменения ее физического аналога.
- Он основан на современных ИТ-технологиях интернета вещей, машинного обучения, искусственного интеллекта, пространственного анализа.
- Digital twin обучается и изменяется сам, используя информацию с датчиков в реальном времени.
На примере с виртуальным двойником человека это более понятно. Итак, создали точную копию субъекта. Но она неживая, в ней не происходят процессы, как в человеческом организме. «Кукла» не двигается, не реагирует на внешнюю среду, не производит каких-то действий. Чтобы эта копия-кукла стала Digital twin, ей необходимо постоянно, в режиме реального времени, передавать всю информацию от физического аналога (человека-источника): об изменении положения в пространстве, инициации, корректировке или прекращении процессов на всех уровнях.
Но и этого мало. Необходимо, чтобы у двойника была такая же реакция, как у физического объекта: поднималась рука, учащалось сердцебиение, прекращался кашель и т.д.
В этом кардинальное отличие цифровых двойников от компьютерных симуляторов, которые были популярны в 90-х годах прошлого века и работали по схеме «что, если…». Если подать такой сигнал – что будет с объектом? При этом не рассматривалась вся совокупность внешних факторов. Это было просто невозможно.
Взрывное развитие датчиков Интернета вещей, многократное увеличение скорости передачи огромного объема данных, облачные вычисления – это те триггеры, которые вызвали появление цифровых двойников.
Зачем нужны цифровые двойники
Изначально они были разработаны для:
- экономии на производственных затратах: создать компьютерный прототип в сотни раз дешевле создания физического объекта;
- понимания жизнеспособности продукта;
- выявления особенностей поведения реального объекта в разных ситуациях.
Идея Digital twin впервые возникла в НАСА, где с их помощью моделировали запуск и поведение на орбите космических капсул. Это сэкономило миллиарды долларов и сохранило не одну жизнь астронавта.
Датчики телеметрии применяются в автомобилях и на дорожном полотне. Поэтому на цифровых двойниках транспортного средства можно изучить сценарии поведения машины при различных ситуациях на дороге и вовремя внести корректировки в прототип разрабатываемой модели.
Получить виртуального двойника человека пока не получается, но работа с Digital twin отдельных органов – уже реальность. Датчики размером с пластырь отправляют показатели работы человеческого сердца, легких, почек цифровому двойнику, который используется для мониторинга и прогнозирования состояния пациента.
И наоборот, воздействуя на орган-двойник, можно увидеть последствия вмешательства, не причиняя вреда пациенту.
COVD-19: сокращение пути к цифровым двойникам
Когда сотни миллионов работников были вынуждены изолировать себя, возможность работать удаленно стала основным требованием для непрерывности бизнеса.
Для сотрудников, обрабатывающих информацию, этот переход произошел безболезненно благодаря инструментам совместной удаленной работы – Zoom, Skype и т. д. А аутсорсинг и фриланс подготовили почву задолго до пандемии.
Для промышленных рабочих, работа которых требует физической силы, автоматизация постепенно заменяет мускулы. Но этого мало. Нужно пересмотреть основной принцип, когда человек выезжает на место работы. В постпандемическую эпоху необходимо довести работу до человека, используя алгоритм: удаленное наблюдение – воздействие на объект на расстоянии – перенос части операционных функций за пределы производства. И здесь помогут высокоточные цифровые двойники.
В случае производства с большим процентом присутствия человека целесообразно внедрить цифровые двойники процессов, а не объектов, для защиты человеческих ресурсов. Поэтому необходимо создать Digital twin, который включает:
- новую планировку объектов;
- схемы взаимодействия;
- реализацию рабочих процессов
с учетом новых правил безопасности.
В эпоху COVID-19 технология цифровых двойников позволит владельцам зданий:
- проектировать и строить с учетом максимального социального дистанцирования при различных сценариях движения людей;
- включать и тестировать важные параметры здания – температура, влажность в помещении;
- внедрять бесконтактные интерфейсы и робототехнику.
Наши методы работы изменились из-за беспрецедентного характера пандемии. Теперь каждое производство вынуждено пересмотреть рабочие процессы, чтобы не понести значительных убытков.
Но это и возможность использовать цифровых двойников как основу для нового мира жизни и бизнеса.
Три в одном: положительные эффекты от внедрения виртуального двойника
Мир после пандемии уже не будет прежним. Бесконтактные технологии, робототехника, цифровые двойники – это уже реальность.
По оценкам международной исследовательской фирмы MarketsandMarkets, индустрия Digital twin в США вырастет с 3,8 млрд долларов в 2020 году до почти 36 млрд долларов к 2025 году, отчасти из-за пандемии COVID-19.
Цифровой двойник производства или предприятия позволит снизить затраты, повысить гибкость и реализовать сложные производственные сценарии. И это с помощью компьютерной модели, без рисков реальных аварий и нерациональных вложений.
С применением цифрового двойника можно виртуально:
- выбрать оптимальную модель размещения оборудования, элементов инфраструктуры. Оценить ее влияние на экологическую ситуацию, безопасность сотрудников и эффективность производства;
- смоделировать технологические процессы, оперативно изменять их в зависимости от производственной необходимости или режима изоляции сотрудников. Получить в результате гибкую систему с прогнозируемыми результатами;
- внедрить комплекс мер по безопасности служащих в условиях социального дистанцирования, разработав маршруты перемещения персонала с минимальными контактами.
Не хотите выпасть из мирового технологического тренда? Тогда создайте цифрового двойника для компании, бизнеса или производства. И тогда пандемии и вызовы современного мира не застанут врасплох.
