Цифровые двойники – что это такое?

Термин “цифровой двойник” все чаще стал использоваться в средствах массовой информации,научных исследованиях.

Большинство авторов публикаций сходится во мнении, что первоначально концепция ЦД была озвучена Майклом Гривсом на курсе PLM (Product Lifecycle Management) в Мичиганском университете в начале 2002 г. и позднее, в 2003 г., была представлена на конференции по PLM. Суть концепции Гривса: каждый объект можно представить в виде физической и виртуальной системы, так что виртуальная система отображает физическую, и наоборот

В физический объект встроены датчики, которые собирают данные о состоянии этого объекта в реальном времени, данные отправляются цифровому двойнику, на базе полученных данных уточняется цифровая модель.

         Модель учитывает все изменения, происходящие с физическим объектом, накапливает информацию о его поведении, и по мере уточнения может более адекватно описывать и прогнозировать поведение физического объекта.

На настоящий момент определений, что такое «цифровой двойник», уже существует несколько десятков. Рассматривают цифровые двойники изделий, цифровые двойники технологических процессов, цифровые двойники предприятий.

Воспользуемся официальными определениями.

В промежуточном национальном стандарте РФ ПНСТ 429-2020 приведено такое определение: «Цифровой двойник производства представляет собой цифровую модель, которая постоянно обновляется и изменяется по мере изменения физического аналога с целью синхронного представления данных о статусе, условиях работы, конфигурации продукта и состоянии ресурсов».

В книге Прохоров А., Лысачев М. Научный редактор профессор Боровков А. Цифровой двойник. Анализ, тренды, мировой опыт, выпущенной Росэнергоатомом, цифровой двойник рассматривается, как “цифровая копия конкретного физического объекта, которая отражает структуру, производительность, техническое состояние и характер рабочей миссии физического объекта, включая такие параметры, как, например, пройденные километры, возникшие неисправности, а также историю технического обслуживания и ремонта реального изделия (физического двойника) “.

Анализ отечественной и зарубежной научной литературы, посвященной исследованию цифровых двойников (ЦД)  позволяет сказать, что:

1. ЦД – это:

• цифровая (виртуальная) «копия» реального объекта
• программно-аппаратный комплекс, включающий программы хранения и обработки данных, средства вычислительной техники, КИП, информационные коммуникации
• комплекс моделей, представляющих статическое и динамическое состояние объекта

2. ЦД включает:

• данные о прошлом, текущем и прогнозном состоянии объекта и его составляющих;
• набор наилучших доступных моделей;
• средства машинного обучения и поддержки принятия решений;
• средства визуализации;
• программные средства для обработки данных.

3. ЦД должен иметь обратные связи с реальным объектом.

4. ЦД функционирует в режиме реального времени, постоянно модифицируется и уточняется.

Объем рынка цифровых двойников постоянно растет, и по данным за 2020 год, если еще в 2021 году планировался в объеме около 5 млрд. долларов, то уже к 2030 ожидается рост до 63,5 млрд. долларов.