Цифровые близнецы: что они собой представляют и как работают?

Цифровой двойник - это цифровая версия процесса или физического объекта. Это может быть цифровая копия реактивного двигателя, автомобиля, здания или даже города. Цифровые двойники копируют процессы для сбора данных, чтобы предсказать, как будут работать реальные системы. С помощью цифровых двойников вы можете планировать и выполнять сложный набор действий в виртуальном мире, прежде чем запускать их в реальный мир.

Давайте посмотрим, как работают цифровые двойники.

Как устроены цифровые близнецы?

Цифровой двойник создается путем сбора данных и создания вычислительных моделей для их тестирования.

Сбор информации

Для создания виртуальной модели цифровому двойнику требуются данные об объекте или процессе. Эти данные могут относиться к жизненному циклу продукта. Данные могут включать в себя проектные спецификации, информацию о продукте или производственных процессах. Это также может быть связано с такой информацией, как обратная связь в реальном времени, исторический анализ и записи технического обслуживания.

Моделирование

После того, как данные собраны, они используются для создания вычислительных аналитических моделей. Эти модели могут предписывать действия на основе инженерного моделирования и алгоритмов искусственного интеллекта. Модели можно отображать с помощью 3D-представлений и методов дополненной реальности (AR), чтобы визуально показать вам все результаты. Все это может помочь вам лучше понять физический объект или процесс.

Как работают цифровые близнецы?

Цифровой двойник может быть настолько сложным или простым, насколько вам нужно. Объем используемых данных определяет, как модель представляет реальную физическую версию.

Существует три различных типа цифровых двойников:

Прототип цифрового двойника (DTP)

DTP - это цифровой двойник, реализованный до создания физического продукта. Он состоит из проектов, анализа и процессов, необходимых для создания физической версии продукта.

Цифровой двойник (DTI)

DTI - это цифровой двойник, разработанный для уже произведенного продукта. Он остается связанным с физическим объектом на протяжении всего своего жизненного цикла для выполнения тестов в различных сценариях использования.

Агрегат цифровых двойников (DTA)

DTA - это совокупность множества DTI. Он помогает собрать информацию, которая помогает определить возможности физического продукта в различных условиях.

Цифровые близнецы и Интернет вещей

Концепция цифрового двойника не нова, но распространение Интернета вещей (IoT) сделал его более популярным. Интернет вещей описывает сеть цифровых устройств, которые подключены и обмениваются данными через Интернет.

С расширенными возможности аналитики данныхцифровые двойники могут оптимизировать развертывание Интернета вещей для достижения максимальной эффективности. Возможность управлять большими данными и появление прорывных технологий продолжит продвигать внедрение цифровых двойников.

Почему так важны цифровые двойники?

Компании испытывают растущее давление, чтобы преодолевать трудности в постоянно меняющихся рыночных условиях. Представляя цифровых двойников, вы можете получить ценную информацию, исследуя взаимосвязь между взаимосвязанными наборами данных физических и цифровых систем.

В дополнение к этому цифровые двойники могут предоставить вам несколько преимуществ, таких как:

• Оптимизация производственных процессов при одновременном снижении риска несчастных случаев и незапланированных простоев.
• Повышение эффективности для уменьшения проблем с качеством продукции.
• Использование профилактического обслуживания для поддержания оборудования и сооружений.
• Проверка и проверка предположений.
• Устранение неисправностей оборудования удаленно.
• Повышение производительности и создание более эффективных цепочек поставок.
• Обучение сотрудников обращению с оборудованием, которое физически не находится рядом.
• Повышение качества обслуживания клиентов и помощь в получении более точного представления о производительности продукта.
• Устранение необходимости в нескольких прототипах и сокращение общего времени разработки.

Приложения цифровых двойников

Цифровые двойники используются в различных отраслях для самых разных целей.

Строительство

Используя данные в реальном времени, цифровые двойники предоставляют динамические модели, которые демонстрируют реальные характеристики умных городов. Это помогает обеспечить эффективность использования ресурсов, экономию затрат и эффективный способ внедрения устойчивые методы к строительству.

Цифровые двойники могут также предложить решения многих сложных проблем, с которыми сталкиваются современные города. Например, цифровые двойники городов можно использовать для моделирования планирования стихийных бедствий и реагирования на чрезвычайные ситуации во время кризисов.

Производство

В производстве цифровые двойники помогают улучшить операции и снизить затраты на техническое обслуживание. Производители начинают с создания виртуального представления актива, а затем собирают его данные для определения его производительности. Это делает производство более продуктивным и оптимизированным.

Автомобильная промышленность

Цифровые близнецы могут создавать виртуальные копии автомобилей, чтобы анализировать и улучшать их характеристики. Эти цифровые представления транспортных средств собирают поведенческие и рабочие данные своих физических аналогов. Такие цифровые двойники помогают во внедрении и тестировании новых моделей продуктов, таких как электрические и гибридные автомобили.

Розничная торговля

В секторе розничной торговли цифровые двойники играют решающую роль в повышении качества обслуживания клиентов, создавая виртуальных двойников для клиентов. Эти цифровые близнецы помогают создавать индивидуальные условия для потребителей. Они также могут помочь в лучшем планировании магазина.

Аэрокосмическая промышленность и оборона

Цифровые двойники используются в аэрокосмической и оборонной отраслях для повышения производительности и улучшения дизайна продукции. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) использует цифровых близнецов для обслуживания, эксплуатации и ремонта авиационных систем, находящихся в космическом пространстве. Военные США используют цифровых двойников для подтверждения целостности полупроводников и микросхем, используемых в боеприпасах.

Здравоохранение

Врачи могут безопасно выполнять медицинские процедуры в смоделированной среде, используя цифровых двойников органа или пациента. Медицинские работники также могут использовать цифровых двойников для проведения виртуальных клинических испытаний перед запуском новых вакцин или лекарств.

Цифровые близнецы могут также стать мощным инструментом прогнозной медицины. Это может помочь оценить риск пациента на основе данных о пациентах с аналогичным профилем.

Цифровые близнецы будущего

Цифровые близнецы уже помогают организациям достигать больших высот. Они помогают предоставлять индивидуальные решения, отвечающие меняющимся предпочтениям современных клиентов. Несмотря на то, что они предоставляют множество преимуществ, цифровые двойники можно улучшить.

Например, возможности модели цифрового двойника можно улучшить с помощью когнитивных вычислений. Это может улучшить тестирование цифрового двойника, чтобы определить, какие тесты продукта следует проводить чаще. Такие технологии, как обработка естественного языка (NLP), акустическая аналитика и машинное обучение, также будут играть жизненно важную роль в улучшении будущего цифровых близнецов.

Преодоление цифрового и физического миров с помощью цифровых двойников

Цифровые близнецы демонстрируют значительные преобразования в различных отраслях. Когда вы внедряете их для тестирования продукта или процесса, они могут сэкономить вам время и деньги.

Цифровые близнецы продолжат предоставлять информацию, которая поможет организациям раскрыть их скрытые ценности. В будущем все больше компаний узнают о возможностях цифровых двойников и захотят использовать их, чтобы получить конкурентное преимущество.

Как четвертая промышленная революция изменит ваш мир?

Индустрия 4.0 набирает обороты. Что это значит для вашей работы?

Читать далее

Об авторе