Цифровой двойник: что это такое, как работает и преимущества модели цифрового двойника

Данные  подтверждают эту гипотезу. Фактически, по мнению аналитиков исследовательской фирмы, глобальный рынок цифровых двойников, оцениваемый в прошлом году в 8 миллиардов долларов, будет расти совокупным среднегодовым темпом (CAGR) более 25% в период с 2023 по 2032 год. к концу которого он достигнет 90 миллиардов долларов.

Цифровой двойник, значение термина

Создание списка адресов Список адресов электронной почты для работы электронной почты для работы имеет важное значение для охвата вашей целевой аудитории, продвижения вашего продукта или услуги и увеличения продаж. Следуя этим советам экспертов, вы сможете создать сильную и заинтересованную клиентскую базу, которая поможет вывести ваш бизнес на новый уровень. Начните реализовывать эти стратегии сегодня и наблюдайте, как растет ваш список адресов электронной почты!

Цифровой двойник означает распространение цифровых двойников, которые живут в ИТ-эфире и связаны с растущим распространением проектов , а также всего нашего экспериментального наследия, которое живет в цифровом ключе (социальные сети, такие как Instagram и Facebook). , LinkedIn и Twitter, например, собирают части нас самих ). На промышленном уровне модель развития, связанная с этой концепцией, может фундаментально изменить проектирование , производство , продажу и обслуживание сложных продуктов во многих отраслях.

Благодаря более экономичным циклам разработки и более тесному сотрудничеству, как внутри компании, так и с внешними партнерами и поставщиками, компании сокращают время разработки сложных продуктов на 25 %, при этом экономия составляет порядка 10–15 % (Источник: «Цифровые двойники: идентичные, но разные»). – Оливер Вайман). Пример приложения? Благодаря виртуальному зеркалированию в реальном времени инженеры могут моделировать поведение сложных систем, прогнозируя и предотвращая механические сбои, тем самым снижая неэффективность и затраты.

Что такое цифровой двойник

Концепция цифрового двойника была впервые использована в 2001 году Майклом Гривзом, ныне главным научным сотрудником по передовому производству воцифрового двойника в цифровом университете Мичиганаво время курса управления жизненным циклом продукта как виртуальный эквивалент физического продукта.

В своем подходе к PLM Гривс выделил модель зеркальных пространств, относящуюся к чрезвычайно динамичному представлению: реальное измерение и виртуальное измерение фактически оставались связанными в течение всего жизненного цикла системы, проходя все этапы создания, производства. (изготовление), эксплуатация (обеспечение эксплуатации) и утилизация.

Три измерения цифрового двойникаНеобходимым условием создания цифрового двойника является наличие:

• Физические продукты в реальном пространстве
• Виртуальные продукты в виртуальном пространстве
• Системы связи потоков данных и информации, объединяющие физическое пространство с виртуальным пространством и виртуальными подпространствами.

За последние 30 лет команды разработчиков продуктов и процессов использовали 3D-рендеринг и моделирование процессов для проверки осуществимости актива.

3D-модель позволяет объединить всю систему в виртуальном пространстве, что позволяет дешевле и быстрее выявлять конфликты и критические проблемы. Это связано с тем, что выпуск происходит только тогда, когда все проблемы решены.

Короче говоря, цифровые двойники представляют собой большую инновацию по сравнению с двумерными моделями или созданием дорогостоящих физических моделей.

Моделирование и тестированиеБлагодаря цифровым двойникам можно протестировать и понять, как системы и продукты, которые вы хотите создать, будут вести себя в самых разных средах, используя виртуальное пространство и моделирование. И все это за счет объединения различных технологий в единой базе данных, которая будет содержать все данные проектирования завода или продукта, программное обеспечение для моделирования, данные в реальном времени из производственной среды и многое другое.

Преимуществ много, начиная с возможности легкого доступа к данным из множества различных источников, их агрегирования и просмотра с помощью единой централизованной, синхронизированной и общей информационной панели, а также возможности добавления контекстной информации.

Состояние Индустрии 4.0

Цифровой двойник может Как найти местоположение человека на Facebook развиваться и становиться настоящей цифровой копией потенциальных и реальных физических активов (физический двойник), процессов, людей, мест, инфраструктуры, систем и устройств, которые можно использовать для различных целей. по сравнению с парадигмой Индустрии 4.0 концепция цифрового двойника представляет собой самое современное достижение.

Фактически, именно растущее распространение Интернета блачных технологий, мобильных технологий, искусственного интеллекта и блокчейна сделало преимущества, связанные с цифровыми двойниками, доступными для гораздо большего числа компаний.

Учитывая влияние сопутствующих технологий во всех секторах, от «умных» предприятий до «умного» сельского хозяйства, от «умного» здравоохранения до «умных» городов, эволюция цифровых двойников подтверждает себя как естественный путь развития для организаций, стремящихся осуществить цифровую трансформацию.

Цифровые двойники — ключ к разработке интеллектуальных продуктов

отмечают , что при разработке betting email list продуктов компании, использующие цифровых двойников, ускоряют процессы разработки продуктов и улучшают результаты, одновременно сокращая затраты. По прогнозам аналитиков, в передовых отраслях почти 75% компаний уже внедрили цифровых двойников. Однако между секторами существуют значительные различия. В то время как автомобильный, аэрокосмический и оборонный секторы широко используют цифровых двойников, игроки в логистике, инфраструктуре и энергетике теперь используют возможности этой технологии.

В производстве данные подтверждают, что цифровые двойники уже вносят значительный вклад в деятельность по разработке продуктов, сокращая время на 20–50 %, что также способствует сдерживанию затрат.

Другие компании, опрошенные McKinsey, сообщают, что сократили количество создаваемых ими предсерийных прототипов, часто с 2 или 3 до всего лишь 1. Поскольку большая часть работ по тестированию, проверке и проверке заказчиком может быть выполнена в виртуальной среде, некоторые компании сообщают, что продукты, изготовленные с использованием цифровых двойников, имеют на 25% меньше проблем с качеством, когда они поступают в производство, благодаря лучшим функциям и превосходному качеству. которые обеспечивают большую удовлетворенность клиентов.

Наконец, создание цифрового двойника в ходе разработки продукта позволяет компаниям предлагать широкий спектр дополнительных услуг послепродажного обслуживания, включая профилактическое обслуживание и оптимизацию производительности во время эксплуатации. Это может увеличить доход на 5–10% в некоторых категориях продуктов.

Какую информацию содержит цифровой двойник

В идеале цифровой двойник содержит всю информацию о физическом объекте посредством трехмерного представления его аспектов на механическом, геометрическом и электронном уровнях, т.е. встроенное программное обеспечение, микропрограммное обеспечение, данные о продукте, данные, связанные с датчиками и исполнительными механизмами. все более широкое распространение. Благодаря этой информации можно разработать:

• экспериментальная деятельность, как в случае проектирования изделия, позволяющая сэкономить на создании дорогостоящего физического прототипа
• прогностическая деятельность, как в случае создания процесса, позволяющая заранее предсказать аномальное поведение, риски и ошибки

Цифровые двойники бывают двух типов: прототип цифрового двойника (DTP) и экземпляр цифрового двойника (DTI) и управляются через среду цифрового двойника (DTE).

 

Как модель цифрового двойника меняет дизайн предложений и продуктов

Когда мы говорим о цифровом двойнике, мы имеем в виду усовершенствованную модель управления процессом, продуктом или услугой. Связь между физической реальностью и виртуальной реальностью позволяет активировать анализ данных и мониторинг системы, что дает возможность мыслить в прогнозирующем режиме , решая проблемы еще до того, как они возникнут. Помимо предотвращения аномалий, простоев и неэффективности, с помощью соответствующего моделирования можно развивать новые возможности, планируя будущий бизнес.

Создав цифрового двойника, вы сможете лучше понять, как оптимизировать операции , повысить эффективность или обнаружить проблему до того, как она произойдет с тем, что вы дублируете в реальном мире. Этот тип знаний затем можно применить к исходной системе с гораздо меньшим риском и гораздо большей отдачей от инвестиций.

В конечном счете, технология цифровых двойников помогает компаниям улучшить качество обслуживания клиентов за счет лучшего понимания конкретных потребностей и улучшения существующих продуктов, операций и услуг, предоставляя рекомендации по инновациям.

Обеспечивая цифровую непрерывность от концепции до производства и охватывая послепродажное обслуживание, управление цифровыми двойниками набирает обороты во всем мире.

Сегодня существует множество платформ анализа данных, которые позволяют создавать цифровых двойников. Среди основных поставщиков мы находим Sap, Dassault Systèmes, Siemens, Cisco, Intel, а также многих других.

Прикладные преимущества визуального программирования

На уровне разработки цифровые двойники открывают эру визуального программирования, позволяя моделировать, способную трансформировать не только практики, но и представления о том, как мы воспринимаем пространство.

Технологическим краеугольным камнем разработки является цифровая преемственность между параметрическим концептуальным проектированием и конструктивным проектированием , которая также позволяет понять, что происходит внутри материалов, из которых изготовлен объект.

Этот трехмерный генеративный подход позволяет создавать в цифровом виде все элементы проекта, независимо от того, является ли модель:

• продукт или один из его компонентов
• строительный объект или его элемент
• человеческий орган или его клеточная часть
• растение или одна из его молекулярных деталей
• завод или город

Прорывная цифровая инновация

В результате моделирования цифрового двойника формируется список координат точек, описывающих графические объекты, линии, дуги, замкнутые фигуры, а также сложные тела, ориентированные в пространстве.

космос. Из типично одно- или двухмерного проекта благодаря векторным геометрическим примитивам и автоматическим инструментам получаются новые методы представления и исследования, а также новые методы тестирования в виртуальной среде с практически бесконечной емкостью.

Например, в случае архитектурного или строительного проектирования цифровые двойники предоставляют дизайнерам, инженерам, а также всем другим заинтересованным сторонам, участвующим в процессе проектирования и реализации, информацию, которая помогает им понимать, а также лучше думать, принимать прогнозные решения и предотвращать любые тип структурной, технической или функциональной проблемы.

Создав цифрового двойника, вы сможете лучше понять, как оптимизировать операции, повысить эффективность или обнаружить проблему до того, как она произойдет с тем, что вы дублируете в реальном мире. Этот тип знаний затем можно применить к исходной системе с гораздо меньшим риском и гораздо большей отдачей от инвестиций.

Как и почему цифровые двойники являются ценным активом для любого промышленного сектораТехнология цифровых двойников помогает компаниям улучшить качество обслуживания клиентов за счет лучшего понимания конкретных потребностей и улучшения существующих продуктов, операций и услуг, обеспечивая драйверы инноваций.

Расчет FEM (метод конечных элементов) и трехмерное моделирование являются выигрышной технологической комбинацией также для производителей промышленных машин и систем, которые создают очень сложные продукты и в условиях высококонкурентного рынка.
Помимо того, что эти продукты становятся все более специализированными, они предъявляют чрезвычайно сложные требования к конструкции и производству, требующие согласования различных аспектов, включая ограничения, производительность и безопасность.

Цифровые двойники помогают дизайнерам понять обоснованность проекта посредством реалистичного представления артефакта, подкрепленного рядом чрезвычайно актуальной и актуальной подробной информации, которая уточняет процессы принятия решений за счет автоматизации всех необходимых тестов и оценок в виртуальной среде. Все это за счет максимального улучшения его жизненного цикла и снижения затрат.

Специалисты по данным и цифровые двойникиЦифровые двойники могут использовать системы  для обработки данных и получения новых знаний. Фактически, будучи развитыми цифровыми клонами физического мира , они открывают новые возможности для сотрудничества между экспертами по продуктам и учеными, чья задача состоит в анализе данных, собранных из множества источников, чтобы понять тенденции и создать интерпретационные модели, которые приведут к повышению ценности. организации.

Путем стандартизации данных и метаданных (информация об этих данных, извлеченная из знаний компании, например, положение машины на линии и ее функции), можно легко структурировать и подключить к цифровому двойнику другие источники информации, такие как программные коды, документацию, статьи, видео или научные проекты.

Это меняет правила игры для интенсивного сотрудничества , поскольку информация может эффективно распределяться по всей компании, между различными профилями, отделами и информационными хранилищами.

Обеспечивая новую экономию за счет масштаба, активы получают ту же информацию, что и все заводы по всему миру, что упрощает достижение глобальных бизнес-целей. А сотрудники, впервые участвующие в проекте или компании, могут быть быстро подключены к системе, что повысит их производительность.

Преимущества для производителейУстранение незапланированных простоев и снижение затрат на техническое обслуживание — основные факторы, которые компании в различных отраслях рассматривают для повышения производительности и эффективности. Сокращение времени простоя может быть достигнуто за счет внедрения цифрового двойника, который помогает компаниям собирать данные и использовать их для достижения конкретных бизнес-результатов.

Восстановленные данные анализируются по различным параметрам, и заранее принимаются превентивные и прогнозирующие меры, чтобы избежать повреждения продукта, процесса и системы, что, в свою очередь, поможет сократить время простоев и, следовательно, повысить общую эффективность.

Преимущества для потребителейДля тех, кто занимается производством, возможность управлять процессами, продуктами и услугами, начиная с изучения их эквивалента в киберпространстве, является стратегической возможностью:

• улучшить производительность ресурсов
• предвидеть PLM, вмешиваясь в возможные негативные последствия для окружающей среды
• проводить профилактические мероприятия по техническому обслуживанию на основе данных, предоставляемых датчиками в режиме реального времени
• принести дополнительные преимущества на уровне цепочки поставок
• повысить способность клиента прислушиваться к управлению предложением в зависимости от появления спроса
• запустить благотворный цикл производства, основанный на все более интенсивной индивидуализации

Прогресс в цепочке поставокПомимо преимуществ в производственном процессе, модель цифрового двойника помогает регулировать отношения между различными отделами с целью совместного использования и сотрудничества, что позволяет выводить на рынок высокофункциональные продукты. Не следует забывать, что продукт зачастую представляет собой совокупность различных компонентов, обычно производимых разными компаниями.

С точки зрения расширенной компании или  цифровые двойники обеспечивают максимальную прозрачность информации на этапе проектирования и реализации. Компания разрабатывает свою модель и передает ее другой компании, которая интегрирует ее в свою собственную модель (или заставляет взаимодействовать) до тех пор, пока не придет компания, которой придется собрать все компоненты, которые будут моделировать эту операцию на различных полученных моделях.

Неслучайно системы PLM, связанные с цифровыми двойниками, все чаще принимаются во внимание в таких разнообразных секторах, как третичный сектор или логистика.

Цифровой двойник заказчика в цепях поставок: преимущества и возможностиGartner говорит о «Цифровом двойнике клиента» (DToC — Digital Twin of the Customer) в цепочках поставок, и в одном из своих  подчеркивает общее отсутствие признания преобразующего потенциала технологии, которая предлагает виртуальное, динамичное и зеркальное представление клиента. Технология, способная моделировать, эмулировать и предвидеть поведение, ожидания и спрос.

В сочетании с искусственным интеллектом (ИИ) DToC может моделировать различные ответы на запросы, сформулированные на естественном языке, по требованию клиентов, предоставляя их в цифровую цепочку поставок. Это стратегический вклад, который позволит цепочкам поставок более активно реагировать на широкий спектр сбоев и тенденций, повышая операционную эффективность и адаптируясь к изменениям рынка. 52% опрошенных менеджеров цепочек поставок считают искусственный интеллект (ИИ) важной и революционной технологией, а 40% отметили то же самое в отношении цифровых двойников. 60% менеджеров цепочек поставок экспериментируют или планируют внедрить цифрового двойника цепочки поставок (DSCT), но только 27% из них намерены также включить DToC в свою цифровую стратегию, что позволит организациям перейти от ориентированного на затраты и реактивного подхода к активный и ориентированный на рост.

DToC: восприятие среди основных препятствий на пути внедренияОжидаемые результаты от внедрения DToC включают повышение точности прогнозов спроса, повышение оперативности реагирования и улучшение качества обслуживания клиентов.

«Руководители цепочек поставок понимают важность клиента в их физических цепочках поставок, но большинство лиц, принимающих бизнес-решения, еще не перенесли этот урок в цифровую сферу», — сказала Бет Коппингер , старший директор-аналитик подразделения Gartner по цепочкам поставок. Возможность предоставить преобразующие преимущества, предлагаемые цифровым двойником клиента, намного превосходит потенциал, который видят сегодня большинство менеджеров цепочки поставок, позволяя моделировать влияние изменения поведения клиентов в различных условиях и эффективно поддерживать планы роста организации».

Но для этого значительного изменения темпов еще предстоит преодолеть множество препятствий, начиная с нехватки цифровых навыков, сомнений в отношении доверия клиентов к созданию их цифрового двойника и ограничений, связанных с правилами конфиденциальности.

Цифровые двойники в компании: области примененияПредоставляя в режиме реального времени представление о том, что происходит с оборудованием или другими физическими активами, цифровые двойники играют стратегическую роль в поддержке производства, сокращении проблем с обслуживанием и обеспечении оптимизации продукции. Но есть и другие области, где платформы управления цифровыми двойниками могут принести дополнительную пользу.

ПроизводствоFameccanica, один из основных мировых игроков в машиностроении для производства подгузников и гигиенических прокладок, оборудовала себе виртуальную комнату , в которой она может воспроизводить в реальном размере и в 3D свое оборудование для лучшей разработки продукции, а также для ремонтники поездов.

Нефть и газChevron, например, рассчитывает сэкономить миллионы долларов на затратах на техническое обслуживание нефтяных вышек и нефтеперерабатывающих заводов в период до 2024 года.

ЭнергияВ течение нескольких лет General Electric расширила использование цифровых двойников на ветроэнергетические системы, тем самым решая весь этап послепродажного обслуживания и контроля. Когда турбина продается, она работает в паре с цифровым двойником.

Физический продукт содержит множество датчиков, которые практически в реальном времени обмениваются данными с виртуальной турбиной, предоставляя данные о зажигании, скорости вращения лопастей, мгновенной электрической мощности, трении (нагреве) различных компонентов и так далее.

ЗдравоохранениеЦифровые двойники могут произвести революцию как в сфере здравоохранения, так и в уходе за пациентами. Наличие цифрового двойника пациента с трехмерным изображением органов, костей, венозной, лимфатической и нервной систем позволяет хирургам и медицинским работникам экспериментировать с процедурами в смоделированной среде, а не на реальном пациенте.

Датчики размером с повязку могут контролировать пациентов и создавать цифровые модели, которые можно контролировать с помощью искусственного интеллекта и использовать для улучшения ухода.

РазвлечениеВ Китае на фестивале «Весенний гала-фестиваль», который транслировался по CCT (Центральное телевидение Китая), к четырем гостям-людям присоединились их цифровые аватары, созданные ObEN.

Благодаря искусственному интеллекту и, в частности, машинному обучению с обработкой естественного языка в сочетании с методами искусственного зрения были созданы виртуальные копии гостей. Но будущие применения этой технологии включают планы по воплощению в жизнь виртуальных учителей, медсестер и врачей с помощью искусственного интеллекта.

СпортЦифровые двойники также используются для совершенствования автогонок Формулы-1. В спорте, где важна каждая секунда, использование моделирования может помочь гонщику и гоночной команде узнать, какие корректировки могут помочь улучшить производительность перед выходом на трассу.

Умные городаЕсть даже цифровой двойник Сингапура. Учитывая все переменные, связанные с управлением городом, цифровые двойники помогают городским планировщикам понять, как повысить эффективность энергопотребления, управлять дорожным движением, общественными услугами и определять новые приложения, которые могут улучшить жизнь горожан.