Мировая сфера проектирования сегодня подошла к черте, за которой актуальным является практическая работа не с конкретным физическим объектом, а с его цифровой копией. Речь идёт о процессах по созданию, анализу и управлению так называемыми цифровыми двойниками. И эти процессы в конечном итоге позволяют снизить риски и издержки во время работы с реальными физическими активами – будь то атомные реакторы, определённые единицы военной техники или производственные линии.
Современные теоретики цифровых двойников дают весьма запутанное определение этому понятию. Если попытаться упростить, то под цифровым двойником понимается виртуальная реплика (копия) реального эксплуатируемого физического объекта (актива) в форме многозадачной (мультидоменной) симуляции. В конечном итоге эта симуляция позволяет получить данные об условиях эксплуатации того самого реального объекта, которые попросту невозможно проверить в опять-таки реальных условиях.
Один из примеров – создание цифровых двойников (ЦД) гиперзвуковых вооружений, двигателей ракет, кораблей и самолётов. И ЦД в данном случае позволяют в режиме реального времени просчитать все основные параметры испытуемого оружия (и не только) с получением интересующих разработчиков данных.
Но в описанном примере и упрощённом определении ЦД нет важнейшей детали. Цифровой двойник должен «самостоятельно» взаимодействовать с физическим «оригиналом» и наоборот, причём вариантов такого взаимодействия может быть несколько. Физический «оригинал» должен передавать данные о себе ЦД, а тот уже демонстрировать анализ данных в интересах проектировщиков. Сегодня для всего этого уже есть своё определение. Это Промышленный Интернет вещей (IIT – ай-ай-ти или IIoT – ай-ай-о-ти).
Мировые аналитические агентства причисляют Промышленный Интернет вещей к наиболее динамично развивающимся системам в мире. IIT по итогам первого полугодия 2019 года вошёл в тройку мировых технологических трендов наряду, например, с внедрёнными технологиями искусственного интеллекта в производственной деятельности. При этом рынок IIT в интеграции с рынком цифровых двойников растёт поистине невероятными темпами. Таких темпов не было даже у обычного («информационного») Интернета ни на одном из периодов его существования. Темпы роста для цифровых двойников как части Промышленного Интернета вещей за год составили 40 процентов! Пока суммы инвестиций исчисляются миллиардами долларов, но при таком росте уже в ближайшие годы счёт пойдёт как минимум на десятки миллиардов.
О применении цифровых двойников и Промышленного Интернета вещей в современном проектировании
Одно из направлений уже было упомянуто выше – это сфера энергетики. ЦД симулируют работу отдельных блоков и узлов АЭС, ГЭС. Они позволяют передавать эксплуатационные данные, что позволяет просчитывать процессы на несколько шагов вперёд. Выражаясь языком кино, ЦД в данном случае – своеобразный аватар реального аппарата. Он позволяет просчитывать режимы его работы, выявлять возможность возникновения неполадок, “слабые места” эксплуатируемого (или готовящегося к эксплуатации) образца.
Чтобы оценить значимость ЦД в формате IIoT, можно провести небольшой мыслительный эксперимент. Ночь 26 апреля 1986 года, Чернобыльская АЭС. Никакой аварии не могло бы случиться по определению, ведь изначально эксперимент был бы совершён на цифровой копии реактора, которая бы попросту передала сигнал о его итоговой фатальности. Мало того, система позволила бы подобрать наиболее оптимальные шаги по проведению эксперимента с доведением риска на реальном энергоблоке фактически до нуля.
Помимо военной и энергетической промышленности цифровые двойники актуальны в медицине. Эта отрасль – настоящее «эльдорадо» для тех компаний, которые готовы инвестировать в Промышленный Интернет вещей. Цифровой двойник мог бы позволить определять итоговую эффективность разрабатываемого лекарства в отношении среднестатистического пациента с определённым заболеванием. Мало того, ЦД способен позволить практикующим врачам подбирать стратегию лечения болезни, исходя из того, что цифровая система просчитывает миллионы всевозможных параметров воздействия медикаментов и прочих терапевтических инструментов и средств.
Сегодня в мире реализована система создания цифровых двойников и управления ими. Это детище американской компании Ansys Inc., которое носит название Ansys Twin Builder.
И вряд ли у этой компании в плане создания рассмотренного суперсовременного продукта в ближайшее время не появятся конкуренты. Хотелось бы надеяться, что среди конкурентов будут в первую очередь российские, потому что пропустить новую технологическую революцию сегодня – забыть о конкурентоспособности в этой сфере завтра.
Володин Алексей
