В статье рассматриваются процесс внедрения в российскую промышленность технологий «цифровых двойников» относительно мировых лидеров, а также основные применяемые стратегии внедрения.
Ключевые слова: цифровой двойник, российская промышленность, цифровая экономика, цифровизация, технология, виртуальная модель, экспериментальная площадка, испытания.
Правительство РФ в 2019 году выпустило дорожную карту развития «сквозной» цифровой технологии «Новые производственные технологии» [1], в которой рассматриваются новые производственные технологии, зарекомендовавшие себя на мировом рынке как технологии, демонстрирующие слабое распространение (относительно традиционных технологий), но имеющие стремительную скорость развития. Среди множеств передовых технологий в документе особо отмечается технология «цифровой двойник» (далее — ЦД). ЦД является технологией-интегратором практически всех «сквозных» цифровых технологий и субтехнологий, выступает технологией-драйвером, обеспечивает технологические прорывы и позволяет высокотехнологичным компаниям переходить на новый уровень технологического и устойчивого развития на пути к промышленному лидерству на глобальных рынках.
Пока до конца не понятно, когда впервые был опубликован термин «цифровые двойники». Некоторые источники говорят, что это было в 1995 году [2], другие пишут про 2002 год [3]. Также нет и точной формулировки, но если попытаться резюмировать некоторые из определений, тогда получится следующее. Цифровые двойники — это виртуальное воплощение реально существующих физических объектов или целых систем, которое подразумевает не только зеркальную копию физически моделируемых объектов, но и учет взаимосвязей между элементами, человеческими факторами, обучаемости самой системы и все это в совокупности обеспечивает формирование цифрового жизненного цикла продукта или услуги [4]. Цифровые двойники представляют собой сложный продукт, состоящий из различных данных и технологий, а также различных интеллектуальных систем (искусственный интеллект). Такие двойники могут работать в режиме «реального времени» и отображать изменения физической системы почти без задержек [5].
Цифровые двойники используются в основном для двух видов деятельности:
— как экспериментальная площадка, которая позволяет помимо проведения исследовательской работы, также оценить успешность испытаний, тем самым экономя различные ресурсы на проведение такого же испытания в реальных условиях;
— как инструмент управления и анализа производства.
Мировые лидеры цифрового проектирования и моделирования активно вовлечены в процессы создания, совершенствования и продвижения цифровых двойников. Это следует из отчёта Gartner [6], где 13 % организаций, реализующих IoT-проекты (internet of things), уже используют технологии цифровых двойников, при этом 62 % находятся в процессе разработки, либо планируют это сделать.
Однако, если рассматривать развитие цифровых двойников в России, можно заметить значительное отставание от мирового уровня в качественных оценках на 5–10 лет. По результатам опроса, который был выполнен центром НТИ СПбПУ, наблюдается высокий спрос на исследования и разработки в области цифровых двойников, так как данная технология выходит в топ-5 технологий, наиболее приоритетных для достижения технологического лидерства и выхода российских компаний на международные рынки [7].
Реализацию цифровых трансформаций уже демонстрируют некоторые российские компании [8, 9, 10, 11]. Применение цифровых каналов для большинства компаний становится уже стандартной процедурой. Это хорошо заметно в обработке заказов, во взаимодействии с исполнителями и поставщиками товаров и услуг, в продвижении товаров и услуг в сети Интернет, в анализе рыночной информации [12]. Логичным продолжением процесса цифровизации в области результатов интеллектуального труда является интеграция всех информационных сред, дающих полное представление об инновационном продукте.
В основе концепции, получившей название «цифровых двойников», лежит численное моделирование, позволяющее спрогнозировать эксплуатационные характеристики проектируемого (разрабатываемого) изделия и влияния различных факторов на его безаварийную эксплуатацию [13]. Грамотное использование данного подхода позволяет не только работать с первичными источниками информации, но и управлять самим процессом разработки и изготовления продукта — делать анализ текущего состояния, прогнозировать состояние на долгосрочную перспективу (включая возможные аварийные ситуации), планировать, своевременно выявлять проблемы и предпринимать меры по их устранению [14].
Важными этапами работы являются сбор, накопление и хранение данных о будущем цифровом двойнике, а также их последующая организация в виде единой базы исходных данных для математических моделей, которые будут задействованы на всех последующих этапах. Эти модели должны обладать высочайшей точностью и иметь функциональную совместимость с зарубежными программными системами, только тогда они будут действительно формировать цифровой двойник.
Отставание от зарубежных коллег имеет и свои достоинства, потому что можно использовать уже готовые решения и не тратить время на их разработку. Такие «решения» повсеместно распространены на предприятиях реального сектора экономики (Siemens, ANSYS, SAP и др.). Всё это позволит значительно снизить трудоемкость и стоимость натурных испытаний, которые являются необходимостью для опытных образцов, и составить конкуренцию на мировом рынке.
В России выделяются два подхода к использованию ЦД, большинство используют инструменты, которые популярны на глобальном рынке, но есть и такие, которые разрабатывают свои собственные инструменты под конкретные задачи [3].
Исходя из вышеизложенного, можно сказать, что российская промышленность заинтересована в такой технологии как «цифровые двойники», так как данная технология уже успешно применяется на некоторых предприятиях и дает значительный прирост в скорости разработки изделий, при этом со значительно меньшими затратами.
Литература:
- Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций РФ. Дорожная карта развития «сквозной» цифровой технологии «Новые производственные технологии» / ц. р. Министерство. — Текст: электронный //: [сайт]. — URL: https://digital.gov.ru/ru/documents/6662/ (дата обращения: 06.02.2021).
- Шпак, П. С. Концепция цифровых двойников как современная тенденция цифровой экономики / П. С. Шпак. — Текст: электронный //: [сайт]. — URL: https://cyberleninka.ru/article/n/kontseptsiya-tsifrovyh-dvoynikov-kak-sovremennaya-tendentsiya-tsifrovoy-ekonomiki (дата обращения: 07.02.2021).
- Фролова, А. В. Цифровые двойники в высокотехнологичном производстве: новые инструменты цифровой экономики / А. В. Фролова. — Текст: электронный //: [сайт]. — URL: https://cyberleninka.ru/article/n/tsifrovye-dvoyniki-v-vysokotehnologichnom-proizvodstve-novye-instrumenty-tsifrovoy-ekonomiki (дата обращения: 07.02.2021).
- Yuqian, Lu A digital twin reference model for smart manufacturing / Lu Yuqian. — Текст: электронный //: [сайт]. — URL: https://www.researchgate.net/publication/334721247_A_digital_twin_reference_model_for_smart_manufacturing (дата обращения: 08.02.2021).
- Два в одном: для чего заводу нужен цифровой близнец. — Текст: электронный // РБК Цифровая Россия: [сайт]. — URL: http://digital-russia.rbc.ru/article-page_11.html (дата обращения: 08.02.2021).
- Выступление А. И. Боровкова на Первом заседании Совета по развитию цифровой экономики. — Текст: электронный // Видеохостинг YouTube: [сайт]. — URL: https://www.youtube.com/watch?v=ORfyVslNukg (дата обращения: 09.03.2021). (дата обращения: 9.02.2021).
- Боровков А. И. и др. Дорожная карта по развитию сквозной цифровой технологии «Новые производственные технологии». Результаты и перспективы. Журнал «Инновации» № 11, 2019 г. С.89–104
- Как цифровые двойники помогают российской промышленности. [Электронный ресурс] / Website. Доступ свободный, заголовок с экрана. URL: https://rb.ru/longread/digital-twin/ (дата обращения: 10.02.2021)
- Олег Харин: «В 2019 году предполагается построение «цифровых двойников» и интеллектуальных прогнозных моделей». [Электронный ресурс] / Website. Доступ свободный, заголовок с экрана. URL: https://www.gudok.ru/content/science_education/1447521/ (дата обращения: 10.02.2021)
- Цифровой двойник: экспериментируя с будущим. [Электронный ресурс] / Website. Доступ свободный, заголовок с экрана. URL: https://rostec.ru/news/tsifrovoy-dvoynik-eksperimentiruya-s-budushchim/ (дата обращения: 10.02.2021)
- В ОКБ Сухого рассказали о преимуществах цифровых двойников современных самолетов. [Электронный ресурс] / Website. Доступ свободный, заголовок с экрана. URL: https://tvzvezda.ru/news/forces/content/2020829104-Y2iTK.html (дата обращения: 10.02.2021)
- Сычева Е. Г. Системный подход к управлению экономическими ресурсами авиапредприятий в целях обеспечения безопасности полетов // Экономика и управление. — 2015. — № 2 (112). — С. 69–74.
- Gretchenko A. A., Demenko O. G., Gorokhova I. V. The formation of the digital economy in Russia. Bulletin of the Russian University of Economics named after G. V. Plekhanov, 2018, no. 3 (99), pp. 3- 11.
- Gnezdova Yu.V. The development of the digital economy of Russia as a factor in increasing global competitiveness. Intellect. Innovation. Investments, 2017, no. 5, pp. 16–19.
