Что такое цифровой близнец?

Цифровой двойник — это захватывающая технология, которая позволяет нам исследовать широкий спектр возможностей и лучше понимать сложные системы реального мира. Это виртуальное представление физических объектов и процессов состоит из трех основных компонентов: физического объекта в реальном пространстве, цифрового двойника в программной форме и, наконец, данных, которые связывают эти два элемента вместе. Цифровые двойники уже используются как для снижения затрат, так и для повышения эффективности во многих отраслях, и их потенциал для дальнейшего улучшения наших возможностей становится все более очевидным.

Цифровой двойник позволяет организациям получить беспрецедентное представление о производительности своих физических объектов. Установив на объект различные датчики, производящие данные, и передав эту информацию в систему обработки, виртуальную копию можно постоянно улучшать по мере загрузки и анализа данных в реальном времени. Эта способность генерировать идеи обеспечивает эффективное решение для организаций, стремящихся к улучшениям в таких областях, как выход энергии и регулирование температуры.

В основе этого лежит эффективный подход, который использует моделирование и исследования проблем с производительностью для информирования об этих улучшениях до того, как они будут фактически реализованы на исходном объекте, что значительно сокращает затраты и время, связанные с выполнением этих преобразований.

Разница между цифровыми близнецами и симуляцией

Цифровые двойники и моделирование — мощные инструменты для изучения сложностей системы. Хотя они оба используют цифровые модели для изучения и воспроизведения функций системы, ключевое различие заключается в масштабе: моделирование обычно фокусируется на одном процессе, тогда как цифровые двойники могут использоваться для запуска нескольких симуляций для более целостного представления его сложных операций.

Цифровые двойники — это гораздо больше, чем статическая модель — они предлагают интерактивную среду, предоставляющую гораздо более богатый набор данных для анализа. Используя это виртуальное пространство, пользователи могут более точно оценить, как их системы будут работать в различных сценариях, предоставляя бесценную информацию, которая часто позволяет предприятиям принимать более обоснованные решения.

Различия между симуляцией и цифровыми двойниками выходят за рамки этого контекста. Симуляциям не хватает данных обратной связи в реальном времени для измерения точности, в то время как цифровой двойник настроен на двунаправленную связь, получая данные от датчиков объектов и затем обмениваясь полученной информацией с тем же источником. Эта структура, поддерживаемая цифровыми двойниками, помогает генерировать более точные модели и ответы, предоставляя пользователям доступ к мгновенным оперативным данным.

Цифровые близнецы революционизируют способы, с помощью которых организации могут моделировать и планировать потенциальные результаты в реальном мире. Используя виртуальные среды и доступную повышенную вычислительную мощность, а также имея доступ к более актуальным данным, собранным из широкого круга областей, цифровые двойники могут оценивать проблемы с более широкого спектра точек зрения, чем могут предложить традиционные симуляции. Эта улучшенная возможность представляет собой практически безграничный потенциал для существенного улучшения продуктов, планов и процессов.

Цифровые близнецы революционизируют способы, с помощью которых организации могут моделировать и планировать потенциальные результаты в реальном мире. Используя виртуальные среды и доступную повышенную вычислительную мощность, а также имея доступ к более актуальным данным, собранным из широкого круга областей, цифровые двойники могут оценивать проблемы с более широкого спектра точек зрения, чем могут предложить традиционные симуляции. Эта улучшенная возможность представляет собой практически безграничный потенциал для существенного улучшения продуктов, планов и процессов.

Типы цифровых двойников

Существуют различные способы классификации цифровых двойников, но некоторые из наиболее распространенных типов и методов включают в себя:

Близнецы компонентов

Двойники компонентов — это цифровые копии отдельных частей системы или продукта, предоставляющие возможности для обеспечения долговечности в реальных приложениях. С помощью этих цифровых моделей дизайнеры и инженеры могут имитировать динамические сценарии, с которыми могут столкнуться отдельные детали во время использования.

Эта практика позволяет им оценить целостность детали и внести необходимые улучшения, чтобы гарантировать ее надежность. Смоделированные сценарии могут представлять различные уровни напряжения и тепла, которые может испытывать деталь, что позволяет разработчикам соответствующим образом настраивать ее характеристики. С близнецами компонентов можно определить возможные слабые места еще до того, как они появятся в реальности.

Близнецы активов

Двойники активов или продуктов предоставляют уникальный способ визуализации работы физических продуктов и их различных компонентов. Предлагая виртуальные воплощения реальных продуктов, двойники активов позволяют экспертам во многих областях, таких как проектирование и техническое обслуживание, получить представление о том, как системы работают вместе.

Например, близнецы активов можно эффективно использовать для мониторинга производительности ветряной турбины и определения, какие компоненты наиболее подвержены отказам из-за регулярного износа. Таким образом, двойники активов могут оказаться бесценными для оценки состояния машин в самых разных отраслях.

Системные близнецы

Системные двойники, также известные как блочные двойники, обеспечивают виртуальное представление систем, состоящих из множества взаимосвязанных продуктов. Путем моделирования отдельных продуктов и их взаимодействия как части сложной системы можно определить возможности для повышения эффективности и производительности. Системные двойники действуют как линза, через которую организации могут получить представление о взаимосвязи между продуктами и потребительским спросом, что позволяет им оптимизировать процессы для достижения максимальной производительности.

Благодаря этой дополнительной прозрачности операций предприятия могут применять более активный подход к решению проблем и обеспечивать согласованное взаимодействие всех компонентов. Эта мощная технология предлагает предприятиям прекрасную возможность повысить эффективность за счет понимания того, как взаимодействуют их активы, и улучшения существующей системы.

Близнецы процесса

Концепция двойников процессов открывает новый взгляд на цифровые решения для владельцев бизнеса и лиц, принимающих решения. С помощью двойника процесса можно моделировать операции любого уровня, от крупномасштабных систем до мелких деталей. Это позволяет предприятиям прогнозировать потенциальные проблемы, разрабатывать рекомендации и планы действий на основе текущих моделей или предполагаемых сценариев, а также оптимизировать производственные модели для обеспечения максимальной эффективности.

Двойники процессов знаменуют собой новую революцию в том, как мы смотрим на современную взаимосвязанную систему в таких отраслях, как производство, и помогают повышать гибкость в организациях, стремящихся оставаться конкурентоспособными на постоянно развивающемся рынке.

Преимущества цифровых двойников

Цифровые двойники предлагают множество преимуществ, таких как снижение затрат и рисков при работе над физическими аспектами.

Некоторые из других основных преимуществ цифровых двойников включают в себя:

Повышенная эффективность

Цифровые двойники могут облегчить головную боль, связанную с постобработкой реальных производственных процессов, позволяя автоматически контролировать всю систему, состоящую из нескольких частей. Используя цифровые модели для отражения физических производственных систем, производители могут более активно обеспечивать максимальную производительность и эффективность на всех этапах процесса.

Цифровые двойники обеспечивают уровень прозрачности и гибкости, с которым ручные процессы просто не могут сравниться. Имея возможность быстро оценивать незначительные колебания или непредвиденные последствия в работе машин, руководители могут принимать обоснованные решения для постоянного повышения эффективности своей организации. Все это дает цифровым двойникам идеальные возможности для использования в качестве мощных инструментов для современных производителей, стремящихся к оптимальной производительности и энергосбережению.

Лучшее исследование и разработка

Использование цифровых двойников для обоснования решений в области исследований и проектирования становится все более популярным благодаря их способности генерировать исчерпывающие данные и отчеты о вероятных результатах работы продуктов.

Такое обилие данных дает невероятную информацию и позволяет компаниям принимать обоснованные решения о потенциальных улучшениях продукта, не запуская дорогостоящий производственный процесс. Благодаря цифровым двойникам компании могут иметь четкое представление о том, как их продукт будет работать в различных сценариях или приложениях, прежде чем инвестировать в крупномасштабное производство. Это не только помогает сэкономить деньги и ресурсы, но и гарантирует, что клиенты получат продукты более высокого качества, поскольку компании делают акцент на совершенствовании, а не на методе проб и ошибок.

Продукты с истекшим сроком эксплуатации

Цифровые двойники — ценный инструмент для производителей, позволяющий эффективно и действенно управлять жизненным циклом продукта. Они могут использовать эту информацию для оптимизации последних этапов обработки продукта, что позволит им сэкономить средства и обеспечить соблюдение нормативных требований. Цифровые двойники позволяют производителям анализировать состав материалов и получать представление о том, что можно извлечь из продуктов на этапах окончания срока службы, а это означает, что они могут решать, как и когда перерабатывать или перепрофилировать материалы.

Эти знания могут оказать положительное и долгосрочное влияние, помогая им сократить расходы, уменьшить углеродный след, а также внедрить новые методологии для инициатив в области устойчивого развития.

Другие преимущества

Некоторые из других преимуществ цифровых двойников включают повышение эффективности работы, увеличение времени безотказной работы оборудования, повышение надежности и доступности благодаря мониторингу и моделированию, снижение затрат на техническое обслуживание и постоянные улучшения.

Примеры использования цифровых двойников

Отрасли, которые больше всего полагаются на цифровых двойников, включают:

• Производство: Промышленный сектор находится в авангарде использования цифровых двойников, и в этой области наблюдается широкое внедрение. Уже много лет производители используют виртуальные копии для моделирования компонентов, продуктов, систем и целых заводов, что позволяет им получить беспрецедентное представление о своих рабочих процессах.
• Здравоохранение: Благодаря цифровым двойникам медицинские работники могут оптимизировать диагностику и лечение, избегая при этом рисков, связанных с реальным тестированием. Используя электронные медицинские карты, данные секвенирования генома, результаты визуализации и другую информацию о пациентах, а также анонимные результаты сравнительных исследований, поставщики медицинских услуг могут с большей точностью, чем когда-либо, определять наилучшие варианты терапии для своих пациентов.
• Энергетика: Электроэнергетические компании находятся на переднем крае технологий, изучая цифровые двойники, чтобы революционизировать электростанции, сети и даже системы возобновляемой энергии. Этот инновационный подход может обеспечить беспрецедентный контроль над протоколами технического обслуживания и мониторинг производства, чтобы максимально повысить эффективность солнечных установок и ветряных электростанций, что является важным шагом на пути к углеродной нейтральности. В будущем целые электрические сети могут быть воспроизведены с помощью цифровых двойников процессов.
• Городское планирование: Благодаря технологии цифровых двойников города и крупные строительные проекты могут быть подключены к цифровым сетям для улучшения инфраструктуры. Использование технологий Интернета вещей вместе с аналитикой ИИ позволяет инициативам умного города повысить энергоэффективность при оптимизации транспортных услуг в национальном масштабе.
• Розничная торговля и электронная коммерция: Ритейлеры используют цифровых двойников, чтобы трансформировать процесс совершения покупок, начиная с размещения товаров и оптимизации пути покупателей в обычных магазинах и заканчивая продвижением онлайн-взаимодействия с помощью моделей виртуальных магазинов. Инновация также революционизирует визуальные эффекты благодаря 3D-изображениям, отображаемым с беспрецедентной детализацией, создавая гиперреалистичное впечатление от просмотра.