Aion Pro

Блог о 3D моделировании, 3D принтерах и печати, промышленном/индустриальном дизайне, создания видеоролики и анимации, дронах, робототехнике, альтернативных источниках энергии. Программах и сервисах для 3х мерного моделирования, САПР, CAD, CAE, ЧПУ, инженерии

Что такое цифровой близнец (двойник) и как он может повлиять на многие сферы

Комментарии: 0
Разное

Цифровые близнецы/двойники (digital twin) - это виртуальные копии физических устройств, которые ученые и ИТ-специалисты могут использовать для запуска моделирования до создания и развертывания реальных устройств. Они также меняют способы оптимизации таких технологий, как интернет вещей (IoT), искусственный интеллект (AI), большие данные (big data) и аналитика.

Цифровая технология близнецов вышла за пределы производства и вошла в слияние миров Интернета вещей , искусственного интеллекта и анализа данных. По мере того, как более сложные «вещи» становятся связанными со способностью производить данные, наличие цифрового эквивалента дает ученым и другим специалистам по ИТ возможность оптимизировать развертывания для максимальной эффективности и создавать другие сценарии «что если».

Что такое цифровой близнец?

Цифровой близнец (digital twin) - это цифровое представление физического объекта или системы. Технология цифровых близнецов расширилась и теперь включает в себя такие крупные объекты, как здания, фабрики и даже города, а некоторые утверждают, что у людей и процессов могут быть цифровые близнецы, что еще больше расширяет концепцию. Идея впервые возникла в НАСА : полномасштабные макеты ранних космических капсул, которые использовались на земле для отражения и диагностики проблем на орбите, в конечном итоге уступили место полностью цифровому моделированию.

Но этот термин действительно сработал после того, как Gartner назвал цифровых близнецов одной из 10 лучших стратегических технологических тенденций на 2017 год, заявив, что в течение трех-пяти лет «миллиарды вещей будут представлены цифровыми близнецами, динамической моделью программного обеспечения или система ". Год спустя, Gartner еще раз назвал цифровых близнецов одной из главных тенденций , заявив, что" с примерно 21 млрд подключенных датчиков и конечных точек к 2020 году, цифровые близнецы будут существовать для миллиардов вещей в ближайшем будущем ".

По сути, цифровой близнец - это компьютерная программа, которая принимает реальные данные о физическом объекте или системе в качестве входных данных и создает в качестве выходных данных прогнозы или моделирование того, как эти физические объекты или системы будут затронуты этими входными данными.

Как работает цифровой близнец?

Цифровой близнец начинает свою жизнь, создаваясь специалистами, часто экспертами в области наук о данных или прикладной математики. Эти разработчики исследуют физику, лежащую в основе имитируемого физического объекта или системы, и используют эти данные для разработки математической модели, которая имитирует оригинал реального мира в цифровом пространстве.

Двойник сконструирован таким образом, что он может получать входные данные от датчиков, собирающих данные от реального партнера. Это позволяет близнецу моделировать физический объект в реальном времени, предлагая понимание производительности и потенциальных проблем. Двойник также может быть спроектирован на основе прототипа его физического аналога, и в этом случае близнец может предоставить обратную связь, когда продукт будет усовершенствован; близнец может даже послужить прототипом до того, как будет создана любая физическая версия.

Этот процесс описан в некоторых деталях в этой публикации Eniram , компании, которая создает цифровые близнецы огромных контейнеровозов, которые несут большую часть мировой торговли - чрезвычайно сложный вид цифрового двойного приложения. Однако цифровой близнец может быть настолько сложным или простым, насколько вам нравится, и объем данных, которые вы используете для построения и обновления, будет определять, насколько точно вы моделируете физический объект. Например, в этом руководстве рассказывается, как построить простой цифровой близнец автомобиля , используя всего несколько входных переменных для расчета пробега.

Варианты применения цифровых близнецов

Эти два примера цифровых двойников - автомобиль и грузовое судно - дают представление о возможных вариантах использования. Такие объекты, как авиационные двигатели, поезда, морские платформы и турбины, могут быть спроектированы и испытаны в цифровом виде перед их физическим производством. Эти цифровые близнецы также могут быть использованы для обслуживания операций. Например, техники могут использовать цифровой близнец, чтобы проверить, работает ли предложенное исправление для единицы оборудования, прежде чем применять исправление физического близнеца.

Бизнес-приложения Digital-Twin находятся в нескольких секторах:

1. Производство является той областью, где развертывание цифровых близнецов, вероятно, является наиболее продолжительным, поскольку фабрики уже используют цифровых близнецов для моделирования своих процессов, как это было на примере Deloitte.

2. Автомобильные цифровые близнецы стали возможными, потому что автомобили уже оснащены телеметрическими датчиками, но усовершенствование технологии станет более важным, поскольку больше автономных транспортных средств отправляется в путь .

3. Здравоохранение - это сектор, который производит цифровых близнецов людей, о которых мы упоминали выше. Датчики размером с лейкопластырь отправляют информацию о состоянии здоровья цифровому близнецу, который используется для мониторинга и прогнозирования состояния пациента.

Цифровые близнецы и интернет вещей (IoT)

Очевидно, что взрыв датчиков IoT является частью того, что делает возможным использование цифровых двойников. А так как устройства для интернета вещей совершенствуются, сценарии цифрового двойника могут включать в себя более мелкие и менее сложные объекты, что дает дополнительные преимущества компаниям.

Цифровые близнецы могут использоваться для прогнозирования различных результатов на основе переменных данных . Это похоже на сценарий запуска симуляции, часто встречающийся в научно-фантастических фильмах, где возможный сценарий доказан в цифровой среде. Благодаря дополнительному программному обеспечению и аналитике данных цифровые близнецы могут часто оптимизировать развертывание IoT для максимальной эффективности, а также помогать разработчикам выяснить, где что должно происходить или как они работают, прежде чем их физически развернуть.

Чем больше цифровой близнец может дублировать физический объект, тем больше вероятность того, что эффективность и другие преимущества могут быть найдены. Например, на производстве, где устройства с большим количеством инструментов, более точные цифровые близнецы могут имитировать работу устройств с течением времени , что может помочь в прогнозировании будущей производительности и возможного отказа.

Поставщики решений для создания Digital Twins

Построить цифровой близнец сложно, и пока еще нет стандартизированной платформы для этого. Ян Скерретт, консультант, работающий в этой области и имеющий долгую историю в области открытого кода, предложил схему цифровой сдвоенной платформы , хотя это и первый шаг, который подходит для зародышевой природы пространства.

В отличие от многих новых технологий, коммерческие предложения цифровых твинов на самом деле приходят от некоторых крупнейших компаний в этой области. Например, GE, которая разработала технологию digital-twin для внутреннего использования в рамках процесса производства реактивных двигателей, теперь предлагает свои экспертные знания клиентам , а также Siemens , еще один промышленный гигант, активно участвующий в производстве. Чтобы не отставать от этих поставщиков на заводе, IBM продвигает цифровых близнецов как часть своего IoT-продвижения , а Microsoft предлагает свою собственную платформу digital-twin под эгидой Azure.

Цифровые или предсказывающие близнецы?

В статье от Network World за ноябрь 2017 года автор Deepak Puri обрисовал пример инструмента Oracle digital-twin, который предоставляет пользователям два варианта - цифровой близнец и прогнозируемый близнец.

Цифровой близнец «может включать в себя описание устройств, 3D-рендеринг и подробную информацию обо всех датчиках в устройстве. Он непрерывно генерирует показания датчиков, которые имитируют реальные варианты».

Прогнозируемый близнец «моделирует будущее состояние и поведение устройства», пишет Пури. «Это основано на исторических данных с других устройств, которые могут симулировать поломки и другие ситуации, требующие внимания».

В рамках своей инициативы «digital-twin» Microsoft принимает концепцию и применяет ее к процессам в дополнение к физическим продуктам. В документе Microsoft предлагает идею двойного цифрового процесса:

«Process Digital Twin - это следующий уровень цифровой трансформации, объединяющий преимущества продукта Digital Twin по всей фабрике и в цепочке поставок», - заявляет Microsoft. В соответствующем техническом документе освещаются некоторые передовые производственные сценарии, которые не поддерживаются цифровыми близнецами, но могут обрабатывать цифровые двойники.

Преимущества цифровых близнецов/двойников

Цифровые близнецы позволяют в реальном времени наблюдать за тем, что происходит с физическими активами, что может радикально снизить нагрузку на обслуживание. Chevron внедряет технологию digital twin для своих нефтяных месторождений и нефтеперерабатывающих заводов и рассчитывает сэкономить миллионы долларов на затратах на техническое обслуживание . И Siemens в своем заявлении говорит, что использование цифровых близнецов для моделирования и создания прототипов объектов, которые еще не были изготовлены, может уменьшить дефекты продукта и сократить время выхода на рынок .

Но имейте в виду, что Gartner предупреждает, что цифровые близнецы не всегда нужны, и могут излишне увеличивать сложность. «[Цифровые близнецы] могут стать излишним технологическим решением для конкретной бизнес-задачи. Существуют также проблемы с затратами, безопасностью, конфиденциальностью и интеграцией».

Навыки цифровых близнецов/двойников

Хотите создать цифрового близнеца/двойника? Наборы навыков требовательны и требуют специализированных знаний в области машинного обучения, искусственного интеллекта, прогнозной аналитики и других информационных технологий. Это одна из причин, по которой крупные компании вывешивают свою гальку в этом месте: маленький парень может посчитать более разумным нанять команду консультантов, чем повышать квалификацию своих штатных работников.

Оставьте комментарий!


Комментарий будет опубликован после проверки

    

  

(обязательно)