Есть несколько технологий, которые объединяются в так называемых цифровых двойниках или, в буквальном переводе, цифровых двойниках. Как следует из их названия, они являются высококачественными виртуальными репродукциями реальной обстановки Это может быть фабрика, склад или любое другое помещение, требующее сложности эксплуатации. И именно эта сложность приводит к созданию 3D-сценария, направленного на повышение эффективности в физическом мире.
Для достижения такой высокой точности и по характеру использования цифровые двойники оснащены инструментами 3D-дизайна, камерами с обзором на 360 градусов и программным обеспечением для оцифровки. Все это позволяет создавать окружения, готовые к экспериментам на них, без необходимости модифицировать реальные переменные. Другими словами, можно проводить тесты на предмет возможных улучшений и получать гарантии результатов до внесения изменений в физический мир. Это снижает риск принятия неправильных решений.
Для чего используются цифровые двойники
На самом деле эта технология применяется для изучения систем или объектов с высокой точностью. В IBM приводят пример ветряной турбины. Он оснащен набором датчиков в жизненно важных областях для своей функциональности. Оттуда устройства начинают генерировать данные фиксируется все возможное, связанное с производительностью турбины, например, электричество, которое она генерирует в каждый момент с помощью энергии ветра, температура, погодные условия и множество других деталей.
Вся эта информация передается алгоритму, который ее обрабатывает и применяет к цифровой копии турбины. Виртуальная модель этой машины позволяет запускать симуляции, изменяя данные по желанию. Таким образом, вы можете проверить производительность в различных ситуациях или изучить возможные проблемы. Точно так же можно искать улучшения, чтобы предвосхитить ухудшение качества произведения.
Хотя, конечно, цифровые двойники могут быть и виртуальным представлением промышленного предприятия, где люди и роботы работают в одном пространствеИ мы не должны забывать, что технология в равной степени применяется для изучения систем, которые трудно понять, кроме как с помощью моделирования. Это относится к архитектуре телекоммуникационной сети, цифровой двойник которой можно использовать для имитации кибератак и проверки формул защиты.
На основе набора технологий
В виртуальной модели склада люди и автономная техника могут двигаться одновременно. Они будут делать это в соответствии с данными, собранными датчиками, которые питают систему. Для разработчиков это идеальный сценарий для включения новых роботов или изменения процессов. Таким образом, они узнают, что может произойти на промышленном складе, если они внесут эти изменения.
Но создать такую модель непросто. Это требует тщательного проектирования, но также и точного управления информацией. Если вводится испытание, например, новый робот на заводе, нужны алгоритмы, которые прогнозируют движения сотрудников в соответствии с имеющимися у них данными о них. Эта экстраполяция должна быть надежнойдля применения виртуальных решений, которые позже окажутся жизнеспособными в физическом мире.
Для создания цифрового двойника используется сочетание технологий. «Используются различные методы, такие как проектирование в САПР, видео и фото с использованием 360 камер или сканирование лидарными камерами. Также часто используются дроны, летающие вокруг зданий, башен и других высоких сооружений», - отмечает Джованни Четто, генеральный директор TwoReality, специализирующейся на виртуальной реальности.
Вся захваченная графическая информация передается на платформу. «Поскольку метавселенные - это созданные компьютером виртуальные сайты, эти 3D-изображения вставляются в эти пространства для создания цифровых конструкций, в которых мы наслаждаемся опытом виртуальной реальности, позволяя нам посетить пространства внутри и снаружи. и размещение компонентов в цифровой конструкции», - отмечает Четто.
Различия между цифровыми двойниками и симуляцией
И цифровые двойники, и симуляции - это цифровые модели, воспроизводящие систему. Основное отличие заключается в масштабе детализации. Моделирование обычно предполагает изучение конкретного процесса, в то время как цифровые двойники более сложны. С их помощью можно изучать множество процессов. Следовательно, его технология часто ассоциируется с метавселенными из-за этого элемента ансамбля и сложности.
Моделирование, например, не имеет данных в реальном времени. Однако полнота сбора данных для цифровых двойников позволяет иметь постоянный поток информации для подпитки модели Интеллектуальные данные также можно извлекать в режиме реального времени.
Какие актуальные данные нужны
Цель состоит в том, чтобы сделать точный портрет реальности. Поэтому, чем больше у нас будет информации, тем лучше. «Используются географическое положение, физические координаты, измерения высоты, ширины и глубины, сделанные камерами, и даже метки, трещины, кабели, разъемы и другие архитектурные детали», - объясняет генеральный директор TwoReality, ссылаясь на модель промышленного предприятия.
Большая часть этих данных собирается благодаря датчикам IoT. Эта технология помогает соединять машины и устройства, чтобы они обменивались информацией. И весь этот багаж, который они генерируют, может быть передан цифровому двойнику. Кроме того, важные данные могут быть получены из других элементов.«Также можно использовать подземные трубопроводы и архитектурные планы, чтобы добавить их в цифровую модель», - говорит Сетто. «Чтобы коммунальные предприятия могли знать, что находится под землей, и работать эффективно, не повреждая инфраструктуру».
Приложения цифровых двойников
Исследование, опубликованное Markets&Markets, оценило рынок цифровых двойников в 3,1 миллиарда долларов в 2020 году. К 2026 году ожидается такой скачок, что аналитическая фирма прогнозирует объем в 48,2 доллара. млрд Это означает, что совокупный годовой темп роста составит 58%.
Эти оценки дают технологиям огромный рост. Но правда в том, что цифровые двойники приносят компаниям значительные преимущества. А в последнее время его разработка упростилась и удешевилась.«Благодаря им легко создавать модели для представления информации рабочим группам. Дизайнерам, архитекторам, операционным группам, руководителям проектов и инвесторам», - уточняет Cetto.
Генеральный директор TwiReality резюмирует преимущества следующим образом: «С помощью этого инструмента можно создавать воображаемые ситуации для моделирования аварийных реакций, редизайнов, анализа времени и движений, объемный анализ и ход строительства, среди многих других. Вы даже можете зайти внутрь цифровых моделей, чтобы заглянуть внутрь и взаимодействовать с элементами».
Они также связаны с новой волной автоматизации, которая охватит всю отрасль. Эффективное сосуществование между рабочими и роботами будет разработано на основе тестов, но сначала оно будет реализовано на платформах цифровых двойников.
IBM приводит некоторые другие варианты использования, например в здравоохраненииМожно даже сделать модель пациента с имеющимися индикаторами. Таким образом, перед применением лечения его можно смоделировать виртуально, чтобы иметь некоторое представление о том, каким будет результат. Городской дизайн будет еще одним приложением. С помощью системы, представляющей город или район, можно предлагать улучшения городского планирования и проверять, как меняется движение.
Повышение эффективности
Основное преимущество цифровых двойников - повышенная эффективность. Вот как Cetto утверждает это: «Вы можете создавать симуляции виртуальной реальности, в которых дизайнеры и операционная группа могут перемещать и изменять элементы, такие как конвейерные ленты, склады, направление рабочего потока, полки и места операторов, чтобы определить, наконец, какие это процесс, который имеет наилучшую производительность или наименьшее количество сбоев».
Вы можете видеть как своего рода генеральную репетициюНо без всего, что подразумевает какие-либо изменения в повседневной реальности промышленного предприятия или любой другой изучаемой системы. «Физические испытания не нужны, они требуют больше времени, ресурсов и отходов материалов», - отмечает Сетто. Моделирование можно использовать для решения проблем, таких как узкие места, без особых экспериментов. Инженеры могут получить более непосредственное решение.