ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ: НОВАЯ РЕАЛЬНОСТЬ

©

София Фахреева

Цифровой двойник — это виртуальная модель реального объекта, группы объектов или процессов. По сути это сложный программный продукт, который способен аккумулировать множество разнообразных данных. Виртуальный прототип объекта может быть очень маленьким, моделируя лишь частицу сложной системы, или очень большим, проецируя собой совокупность многих частей или сложных процессов с несколькими элементами. В любом случае погрешность между работой объекта и его цифрового прототипа минимальна и не должна превышать 5%.

Глобальная цифровизация промышленных предприятий, растущий объём информации и необходимость в усиленных мерах по её защите запустили процесс внедрения виртуальных моделей в производство компаний разных сфер и масштабов.

Татьяна Бочарникова, глава представительства «NetApp» в России и СНГ, утверждает, что цифровые двойники стали одним из самых сильных катализаторов развития современных предприятий. Они упрощают техподдержку системы и сводят к минимуму риски ошибок и сбоев, что увеличивает срок стабильной работы продукта. По разным данным, цифровые двойники экономят предприятиям от 5 до 20% капитальных затрат. Все это позволяет бизнесу увеличить прибыль, получить лояльных клиентов и оптимизировать множество процессов.

По данным аналитиков компании «Gartner», в 2021 году цифровые модели в производстве будут использовать больше 50% крупных промышленных предприятий, что сможет увеличить рост их эффективности на 10%. По прогнозам экспертов, через 5 лет оборот этого рынка достигнет $16 млрд.

 «Цифровой двойник целого завода позволяет воссоздать ситуации, учитывая совокупность многих факторов: расположение оборудования, количество сотрудников и расположение их рабочих мест, реакции приборов на изменение показателей или чрезвычайные ситуации», - отметила Наталья Нильсен, руководитель направления по развитию бизнеса и маркетингу подразделения «Промышленная автоматизация» компании Schneider Electric.

Прототип способен самостоятельно выбирать наиболее подходящий алгоритм действий в случае отклонений от заданных параметров. Это позволяет избежать неприятных последствий сбоев системы и непредвиденных ситуаций. Так, система предиктивной аналитики «Schneider Electric» сэкономила европейской нефтеперерабатывающей компании несколько миллионов долларов, предупредив о сбое большого компрессора за 25 дней до того, как он вышел из строя.

Ниже – примеры того, как цифровые двойники используются на предприятиях в различных сферах.

Нефть и газ

Два года назад «Газпром нефть» обозначила цифровую трансформацию бизнеса приоритетным направлением деятельности. Современные технологии позволяют без рисков для людей и объектов тестировать гипотезы по разработке месторождений, эксплуатации промысла, строительству инфраструктуры. Для всего этого создаются виртуальные двойники заводов, скважин, месторождений и различных производственных площадок.

По словам Натальи Нильсен, руководителя направления по развитию бизнеса и маркетингу подразделения «Промышленная автоматизация» компании Schneider Electric, многие предприниматели опасаются внедрять цифровые технологии в производство из-за страха перед кибератаками и утечками информации. Вопрос информационной безопасности стоит достаточно остро и тормозит развитие отрасли.

Компания Schneider Electric реализует проект на Яйском нефтеперерабатывающем заводе с учётом этого фактора. В производство внедряют системы кибербезопасности, способные защитить цифровые двойники предприятия от взлома. Создается виртуальная копия с использованием цифрового тренажера для операторов, система безопасности и предиктивной аналитики, предупреждающие аварийные ситуации. Эксперт отметила, что в среднем на создание цифрового двойника крупного предприятия нужно около двух лет, но все работы они планируют завершить за четыре месяца.

Цифровые двойники объектов могут использовать несколько компаний одновременно. Например, технология позволила «собрать» 20 нефтеперерабатывающих и нефтедобывающих предприятий компании ADNOC в единый диспетчерский пункт.

Цифровой двойник завода позволяет воссоздать ситуации, учитывая совокупность многих факторов: расположение оборудования, количество сотрудников и расположение их рабочих мест, реакции приборов на изменение показателей или чрезвычайные ситуации

Нефтехимия

Систему управления инженерными данными (СУИД) внедряют в компании нефтехимической отрасли СИБУР. В базе содержится вся информация по оборудованию: место в производственной цепочке, нормативные режимы работы, частота обслуживания, геометрические и технические характеристики. Информация в системе структурирована в связке с объектами, что делает её доступнее и позволяет обработать все данные автоматически.

«Мы развиваем все направления, связанные с созданием цифрового двойника — системы управления инженерными данными, моделирование производственных процессов, имитационные модели производства и логистики», - заявил Владимир Чернаткин, руководитель направления «Комплексные цифровые модели» СИБУР.

Транспорт

Цифровые двойники помогут оптимизировать железнодорожные перевозки: снизить затраты на ремонтные работы, выявить сдвоенные операции при управлении подвижным составом и эффективнее управлять отгрузками.

Так, виртуальные модели используются при эксплуатации поездов «Сапсан» и «Ласточка». В 2018 году внедрение цифровой копии производства также анонсировал «Трансмашхолдинг». Система за несколько минут способна рассчитать результат выполнения производственного плана при заданных параметрах и быстро реагирует на запросы заказчика.

Технология внедряется и на площадках КАМАЗа. 3D-модели применяют при моделировании механообработки и сборки, а также для размещения оборудования на 3D-планировках заводов.

Строительство и инфраструктура

Министерство строительства и ЖКХ РФ считает необходимым внедрять в строительную отрасль цифровые процессы. В декабре 2018 года заместитель министра строительства и ЖКХ РФ Андрей Чибис предложил в течение шести лет создать для каждого российского города численностью более 100 тысяч человек «цифровой двойник» - единую базу данных.

В Челябинской области планируют реализовать «Цифровой двойник региона», начав с виртуализации его столицы. Digital-модель Челябинска обобщает все сферы хозяйств города. Например, в нем отображены транспорт, благоустройство, спецтехника, озеленение, освещение, вывоз мусора, нестационарные торговые объекты. Система создается на базе геопортала области.

«С помощью этой электронной площадки мы сможем в режиме реального времени видеть деятельность всех структур, отслеживать ситуацию, оценивать риски и на основе этих оценок принимать взвешенные управленческие решения с учетом мнения жителей города. Обратную связь мы будем получать через специальное приложение, которое сейчас широко внедряется в городе», - отметил Андрей Шмидт, председатель челябинской городской думы.

Медицина

Цифровые двойники способны улучшить не только работу отдельного объекта, но и в целом качество жизни человека. Так, в университете имени Лобачевского специалисты разрабатывают точную виртуальную копию человека с полным аналогом его жизненных систем.

«Благодаря такой цифровой модели, будет легче держать под контролем физическое состояние пациента и предупреждать риски развития заболеваний. Дальнейшее использование «нейродвойников» человеческих органов позволит врачам собирать информацию о здоровье пациентов и состоянии медицинского оборудования в режиме онлайн», - считает Татьяна Бочарникова, глава представительства NetApp в России и СНГ.

Благодаря цифровой модели человека будет легче предупреждать риски развития заболеваний.

Меры поддержки в Кузбассе

Работа по внедрению цифровых двойников ведется и в Кузбассе. В рамках реализации национального проекта «Цифровая экономика» в регионе действуют несколько направлений поддержки: субсидии Минпромторга на промышленные разработки цифровых решений; разработку и коммерциализацию программных продуктов и цифровых платформ в промышленности; кредитная поддержка комплексных проектов в сфере цифровых технологий за счёт льготного кредитования, и другие.

Объём финансирования проекта государством определяется в зависимости от степени готовности технологии и её стоимости. Так, на внедрение некоторых технологий общей стоимостью более 3 млрд рублей предприятие может получить поддержку от государства в размере 1 млрд.

К возможным участникам цифровой трансформации относят производственные предприятия, транспортно-логистические, малые предприятия и некоммерческие организации.