Что такое цифровые двойники, как и почему они стали одним из главных мировых трендов производства и как внедрить цифровой двойник в свой бизнес — разберёмся в этой статье.
“Цифровой двойник” — словосочетание, которое звучит как название серии из “Черного зеркала”, если подумать, что речь идет о компьютерной копии человека по его следам в интернете. На самом деле, цифровые двойники — совсем не научно-фантастическая антиутопия, а полезный бизнес-инструмент для промышленности, сельского хозяйства и других областей. Это компьютерная модель настоящего физического производства: конвейеров, оборудования, роботов и работников. Всё точно так же, как в реальной жизни, только без без шума пневматического инструмента и разговоров сотрудников. На цифровом двойнике можно провести производственный эксперимент, протестировать новое оборудование или системы, найти возможные изъяны, спрогнозировать риски.
Как работают цифровые двойники
Пока что кажется, что цифровой двойник, это любая виртуальная модель чего-то физического, однако это не совсем так. Ключевая особенность цифрового двойника, которая отличает его от симуляции, — наличие двусторонней связи между физическим объектом и его виртуальной копией.
На практике это устроено так: на производстве установлены датчики сенсоры, устройства IoT (Internet of Things), которые собирают гигабайты данных и отправляют их в цифровой двойник. Поэтому каждое событие или изменение, которое происходит с реальным объектом отражается и в виртуальной копии. С течением времени цифровой двойник накапливает данные, учится и вскоре может давать обратную связь — прогнозировать события и изменения в реальных физических объектах.
Небольшая историческая справка: сейчас, конечно, под цифровыми двойниками подразумеваются сложные ИТ-системы, желательно с искусственным интеллектом, но первыми цифровыми двойниками считаются реплики космических аппаратов, которые NASA делала для симуляции миссий еще в 60-х. Сам термин появился только в 2010.
Преимущества использования цифровых двойников в бизнесе
Цифровой двойник — полезный инструмент, который можно приспособить практически для любых конкретных целей бизнеса. Это мост между физическим миром, где важны показатели эффективности, и цифровым миром данных, где прячутся ключи к повышению этой эффективности.
Как именно цифровые двойники могут помочь бизнесу
- Оптимизация и планирование. Точно понимая, где ресурсы тратятся впустую, а где их не хватает, можно сократить затраты и повысить производительность.
- Предсказуемость. Цифровой двойник позволяет проводить сценарный анализ и тестировать изменения. “Репетиция” сценария в безопасном виртуальном эксперименте помогает избежать ошибок при внедрении в реальном производстве.
- Снижение затрат. Контроль и анализ данных в цифровом двойнике происходят в автоматическом режиме. За счет этого уменьшаются издержки на трудозатраты и потерю ресурсов.
- Адаптивность. Цифровой двойник — это не статичная резервная копия, а динамически-связанная с реальным объектом модель. Поэтому двойник может быстро реагировать на изменения в бизнес-среде или производственной ситуации.
- Улучшение качества. Непрерывный мониторинг и анализ данных помогают повысить качество продукции и услуг.
Кейсы успешного применения цифровых двойников
Цифровый двойники — текущий тренд мировой индустрии, набирающий обороты в последние годы. В опросе Iot Analytics в 2020 году только треть компаний собиралась вводить цифровых двойников. В 2023 их было уже 90%. А к 2032 году рынок цифровых двойников должен достигнуть 517,4 млрд долларов.
Российских и мировых примеров цифровых двойников много. BMW, например, построили первый виртуальный завод вместе с NVIDIA. Получился такой цифровой двойник “на опережение” — еще до того, как завод достроили и запустили, все пробные запуски и эксперименты проводили на виртуальной копии завода. В этом году завод заработает на полную мощность и, вероятно, BMW удастся избежать лишних трат на пробные и неудачные запуски благодаря репетициям на цифровом двойнике.
Следующий пример из отечественного бизнеса, это наш собственный кейс — цифровой двойник цеха рудоподготовки. Одна из крупных металлургических компаний обратилась к нам с задачей повышения качества чугуна. Также для предприятия было важно снизить количество кокса. Сырье, а именно, агломерат, кокс, окатыш и различные добавки для плавки чугуна, поступает и хранится в стационарных бункерах и силосах. В каждом бункере/силосе находится свой тип сырья с различным химическим составом. На предприятии отсутствовало понимание механики смешивания шихты внутри бункеров и силосов, поэтому не удавалось узнать точный химический состав сырья, который загружается в доменную печь, что влияло на качество выплавляемого чугуна.
Мы разработали модель движения сырья по технологическому тракту доменной печи с момента поступления на комбинат до загрузки в печь и внутри стационарных бункеров/силосов. Этот цифровой двойник дал возможность прогнозировать химический состав выгружаемых порций шихты по времени, повысить качество чугуна, а также снизить количество кокса.
Как успешно внедрить цифровые двойники в бизнес? Подводные камни и ошибки
Тотальная цифровизация производств подсветила несколько проблем российского и мирового бизнеса. Предприятие часто становится само себе врагом из-за двух противоположных установок: “но мы всю жизнь делали так и всё было нормально” и “сначала создадим метавселенную”. Другими словами, две крайности: сопротивление изменениям и погоня за модой. Чтобы бизнесу не стать врагом самому себе, можно сформулировать пять правил внедрения цифровых двойников.
- Правило первое — быть быстрее конкурентов. Даже если сейчас ваш подход работает хорошо, устраивает вас и ваших клиентов, если вы не будете внедрять новые технологии, то ваши конкуренты сделают это раньше.
- Второе правило — не зависать на статусе кво. Цифровые двойники помогают анализировать и принимать решения в реальном времени. Это может повысить эффективность, производительность и помочь сэкономить за счет целостного взгляда на бизнес-процессы.
- Третье правило — внедрять на ранних стадиях. Цифровой двойник поможет и на этапе планирования, проектирования и строительства. В том числе, на цифровом двойнике можно прогнать разные сценарии на предварительных этапах.
- Четвертое правило — не заглядываться на громкие новинки. Метавселенные— это хорошо и пока что модно, но лучше сосредоточиться сначала на действительно полезных решениях (цифровых двойниках, разумеется).
- Пятое правило — задавать трудные вопросы. Нужно не забывать проверить реальную окупаемость цифрового двойника, проанализировать финансовые и нефинансовые выгоды в ближнесрочной и долгосрочной перспективе
Какие отрасли получат наибольшую выгоду от цифровых двойников?
Цифровые двойники могут оказать значительное влияние на множество отраслей. К числу наиболее перспективных относятся:
- Производственный сектор. Упрощение процессов и оптимизация производственных цепочек, как показали примеры в металлургии.
- Энергетика. Моделирование энергетических систем и управление ресурсами для повышения эффективности.
- Транспорт и логистика. Оптимизация маршрутов и управление грузовыми потоками.
- Строительство. Планирование и моделирование строительства объектов с учетом реальных условий.
- Медицинская индустрия. Моделирование процессов лечения и управления медицинским оборудованием.
Будущее цифровых двойников
«Это было невозможно, пока не стало необходимо» — так о своем видении будущего цифровых двойников рассказал Дэн Ньевес из Meta (запрещенная в РФ организация) на Industrial IMMERSIVE Week. Новые примеры цифровых двойников появляются буквально ежедневно, причем запускают их не только мировые гиганты, но и более мелкие бизнесы. Взрывное развитие искусственного интеллекта делает цифровых двойников все более привлекательной и эффективной технологией. Поэтому слова Ньевеса имееют все шансы оказаться правдой.
К концу десятилетия устройства смешанной и дополненной реальности станут частью повседневной работы. Для бизнеса это будут новые формы работы внутри производств и во вспомогательных процессах. К этому приведут развитие AI и цифровых двойников с одной стороны, а с другой, — новые физические устройства, вроде умных очков.
