Что такое цифровой двойник и как его создать

Использование цифровых двойников все чаще появляется в промышленной сфере. Например, морские порты уже используют их для отслеживания контейнеров в своих доках. 

В статье разбираемся что такое цифровой двойник, как его создать и поговорим об их эффективности. А также покажем примеры использования цифровых двойников и наш кейс, который тоже можно считать таковым.

Что такое цифровой двойник

Цифровой двойник или digital twin — это цифровая модель физических объектов, систем, процессов или людей в виртуальном мире. Он помогает компаниям анализировать данные, изучать текущее положение дел, тестировать будущие модели и предотвращать возможные проблемы.

Это помогает сэкономить время и средства, так как двойник точно воспроизводит форму и действия оригинала и может быть синхронизирован с ним. Система цифрового двойника состоит из:

• физического объекта в реальном мире;
• виртуального объекта в виртуальном мире;
• данных и информации, которые объединяют виртуальный и физический объект.

В зависимости масштаба применения, они делятся на четыре типа: 

• цифровые двойники компонентов предприятия, 
• цифровые двойники производственных активов, 
• цифровые двойники систем управления,
• цифровые двойники производственных процессов.

Также двойники могут быть разных видов, в зависимости от задач:

• прототип (DTP) — виртуальный аналог реального объекта, который содержит все данные для производства оригинала;
• экземпляр (DTI) — содержит данные обо всех характеристиках и эксплуатации физического объекта, включая 3D модель, и действует параллельно с оригиналом;
• агрегированный двойник (DTA) — вычислительная система из цифровых двойников и реальных объектов, которыми можно управлять из единого центра и обмениваться данными внутри.

Рекомендуем материал
Кроме цифрового двойника предприятия можно сделать двойника человека — цифрового аватара. Он может стать лицом бренда, сниматься в клипах, вести передачи или отдельный блог в социальных сетях. В материале мы рассказываем об особенностях и преимуществах создания виртуального инфлюенсера. 

Как создать цифровой двойник

Создание цифрового двойника часто выполняется поэтапно, а каждая последующая фаза работы сложнее и важнее предыдущей. Цифровым двойником может быть 3D-модель части продукта или точная копия производства, где каждая составляющая динамически связывается с данными проектирования, строительства и эксплуатации.

Для создания цифрового двойника нужно построить модели в специальных программах BIM, CAD или GIS, а затем необходимо импортировать их. Либо можно отсканировать физические объекты в реальном мире. Так можно визуализировать и проанализировать их с учетом корпоративных сведений и данных от Интернета вещей. 

Процесс создания цифрового двойника еще не устоялся, поэтому можно применять и другие способы:

• графическая 3D-модель;
• модель на базе Интернета вещей; 
• интегрированные математические модели. Например, CAE-системы для инженерных расчетов;
• различные технологии визуализации. Например, голограммы, AR и VR.

CAE-системы (computer-aided engineering) — решения для инженерного анализа, расчетов и симуляций.

Эффекты от внедрения цифрового двойника

Цифровые двойники решают ряд задач, которые дают возможность эффективно и без финансовых потерь протестировать новый продукт. Цифровые двойники позволяют:

• провести тестовый запуск нового процесса или производственной цепочки быстро и без существенных вложений;
• обнаружить проблему или уязвимость до того, как будет запущено производство или объект поступит в эксплуатацию;
• отследить все сбои еще до старта, тем самым повысив эффективность процессов или систем;
• снизить риски — финансовые, а также связанные с безопасностью для жизни и здоровья персонала;
• повысить конкурентоспособность и прибыльность бизнеса;
• делать долгосрочные прогнозы и планировать развитие компании или продукта на годы вперед.

Применение цифровых двойников

Разберем применение цифровых двойников на примере компании Nokia, так как у нее один из самых комплексных подходов к ним. Nokia изучает способы применения метавселенной для помощи работникам в удаленных местах. В прошлом году она открыла сразу две лаборатории, задача которых — изучить метавселенную и технологии, лежащие в ее основе. 

• первая — создание цифровых двойников пивоваренных заводов, 
• вторая — использование метавселенной для помощи авиатехникам виртуального самолета Cessna в удаленных аэропортах. 

Пивоваренные заводы. В 2022 году Nokia начала сотрудничать с австралийским университетом, чтобы создать микропивоварню с использованием технологий метавселенной и цифровых двойников. С помощью дополненной реальности (AR) исследователи из пивоваренной лаборатории в Сиднее работали вместе с исследователями из Дортмундского университета в Германии. Они совместно занимались управлением цифровыми двойниками для Nokia.

Они проводили совместные эксперименты, где варили пиво, меняли процесс, температуру, время, объемы, рецепты и на их основе создали цифрового двойника. При помощи него исследователи могут имитировать процесс пивоварения, чтобы дорабатывать и усовершенствовать пиво в метавселенной. 

Виртуальный самолет Cessna. В Австралии Nokia использует технологии цифровых двойников для помощи авиатехникам виртуального самолета Cessna в удаленных аэропортах. С помощью гарнитуры смешанной реальности Microsoft HoloLens, подключенной к 5G, Nokia смогла обучить людей, как обслуживать Cessna. 

Как это было на практике: перед авиатехниками был самолет Cessna, а гарнитура смешанной реальности визуально подсказывала где на нем какая деталь находится, а включала аудиоинструкцию, которая подсказывала как поменять колесо или заменить какую-то часть двигателя.

Не только в авиатехнике используют двойников для упрощения своей работы. Например, аэрокосмические компании создают двигатели и фюзеляжи в виртуальном мире, чтобы точно смоделировать полет самолета. Это делается задолго до того, как они изготовят первую механическую часть. 

В итоге компания экономит время и деньги. И это еще один положительный эффект от внедрения цифрового двойника.

Бетонный завод в метавселенной

Сам по себе термин цифровой двойник — не то же самое, что и метавселенная. Это другой тип технологий. Она создает виртуальный мир, в котором все взаимодействуют так же, как и в реальности. 

Будет корректнее сказать, что технология цифровой двойник — одна из частей метавселенной. Так как они дают возможность загружать точные копии реальности и делать цифровой мир реальным. 

Мы перенесли настоящий бетонный завод в метавселенную Sense Tower. Построили там здание, производственные цехи и брендированные автобетоносмесители. Провели виртуальные экскурсии на предприятии. Тем самым повысили узнаваемость бренда в реальном мире. 

Наш проект в метавселенной нельзя назвать полноценным цифровым двойником, так как виртуальный и реальный завод не обмениваются друг с другом информацией. Его можно считать аналогом цифрового двойника.

Но мы также можем разработать полноценный цифровой двойник. Все зависит от задач и бюджета. Записывайтесь к нам на мета-консультацию и мы подберем для вас вариант цифрового двойника по вашим задачам.

Заключение

В материале рассказали о том, что такое цифровой двойник (digital twin), как его создать и их эффективности. Это цифровая модель физических объектов, систем, процессов или людей в виртуальном мире. Цифровые двойники дают положительные эффекты от их внедрения. Они помогают компаниям анализировать данные, изучать текущее положение дел, тестировать будущие модели и предотвращать возможные проблемы.

Внедрение цифрового двойника требует создания моделей в специальных программах, таких как BIM, CAD или GIS, после чего необходимо импортировать концептуальные модели. Либо можно отсканировать физические объекты в реальном мире. Так можно визуализировать и проанализировать их с учетом корпоративных сведений и данных от Интернета вещей. 

---