Цифровой двойник предприятия: кому, зачем, для чего?

По данным аналитиков Высшей школы бизнеса НИУ ВШЭ, цифровые двой­ники уже используют 22% российских компаний, а 34% запланировали создание виртуального клона. Объём этого специфического рынка растёт уверенными темпами, ежегодно увеличиваясь на 40%. И действительно, технология окупается, производители смогли увидеть в ней реальную выгоду. Но каждому ли предприятию подойдёт цифровой двой­ник?

У большинства российских производителей есть две глобальных точки роста. Появилось осознание, что повысить прибыль и эффективность компании можно, если сократить скорость принятия решения до минимума и научиться привлекать инвестиции в условиях высокой ставки ЦБ. И в реализации этих целей помогают цифровые двой­ники.

Виртуальные модели физического объекта или процесса, повторяющие все характеристики и синхронизированные со своим реальным прототипом, могут оптимизировать работу производства, собрать детальный анализ недочётов и создать систему управления. С помощью цифрового двой­ника инвесторы максимально быстро смогут получить информацию о предприятии и оценить риски, а промышленники — собрать данные об «узких местах», на которых можно сэкономить.

Генеральный директор ООО «Динамические Системы» Самуэль Левин работает на рынке интеллектуальных систем уже 15 лет. Он говорит, что, как только появилась возможность использовать цифровой двой­ник в промышленности, ею сразу же воспользовались горнодобывающие, металлургические и химические отрасли. Высокий интерес к технологии также проявляют транспортные и логистические компании, порты и терминалы. У всех предприятий одна цель — получить ощутимый экономический эффект в короткие сроки.

«Цифровые двой­ники помогают моделировать функционирование цехов, производственных линий и оборудования, анализировать и оптимизировать производственные процессы, позволяют прогнозировать износ оборудования и предотвращать аварии, выявляя предпосылки, до наступления критического момента, тем самым снижая время простоя и затраты на обслуживание оборудования.

Они способствуют минимизации производственных рисков и помогают достичь прозрачности управления, предоставляя прямой доступ в режиме реального времени к глобальной объективной картине состояния всех процессов, показателям эффективности и промышленной безопасности на объекте», ― делится информацией Самуэль Левин.

По мнению руководителя по развитию автоматизированных систем ООО «Сател» Станислава Котлярова, глобальные планы по цифровизации промышленности, обновлению парка оборудования, массовой модернизации технологических процессов подводят отрасль к тому, что востребованность автоматизации и цифровизации производства только растёт.

«Цифровые двой­ники хорошо работают в трёх основных сферах промышленности: добывающей, обрабатывающей и электроэнергетике. В качестве типового примера можно привести такие предприятия, как химические, машиностроительные, металлообрабатывающие и нефтеперерабатывающие.

Для типовых предприятий (перечисленных выше) существуют основные функциональные потребности, реализацию которых обеспечивают цифровые двой­ники: визуализация в режиме 2D/3D оборудования/зданий/инфраструктуры, мониторинг промышленной безопасности и технологических процессов, контроль критически важных параметров, реагирование на ситуации согласно цифровому плану, своевременное информирование и контроль действий персонала», ― поясняет Станислав Котляров.

Интеграция цифровых двой­ников: кто уже поймал удачу за хвост?

Архитектор инноваций ООО «Группа Рамакс» («Ramax») Николай Ситников вспоминает: показательные кейсы использования виртуальных клонов в России можно найти у компаний-­гигантов.

«Один из наиболее ярких кейсов — это проект „Газпром нефти”, где цифровой двой­ник используют для оптимизации процессов добычи и переработки нефти. Компания создала виртуальные копии своих месторождений, что позволяет прогнозировать добычу и минимизировать риски.

Другой пример — это „Росатом”, который активно внедряет цифровые двой­ники на своих атомных станциях. С помощью технологии компания моделирует различные сценарии работы реакторов, что повышает безопасность и эффективность производства. Также стоит отметить опыт „РусГидро”, где цифровые двой­ники используют для управления гидроэлектростанциями и прогнозирования нагрузок на энергосистему», — рассказал г-н Ситников.

ПАО «Объединённая авиастроительная корпорация», к примеру, использует цифровые двой­ники для разработки и тестирования новых моделей воздушных судов. Это позволяет сократить время и стоимость строительства самолётов, а также улучшить характеристики ещё на этапе проектирования объекта.

Принцип работы цифрового двой­ника можно рассмотреть на примере одного из горнорудных комбинатов. Как говорит Самуэль Левин, виртуальный клон помог оптимизировать вопросы безопасности и транспортной логистики на предприятии. Интеллектуальная система воссоздала очень сложный технологический процесс — выемку и транспортировку руды по железной дороге к обогатительной фабрике; выдала оптимальное сметно-­суточное расписание диспетчеру, поставила задачу специалисту, расписала время выполнения, проанализировала принятые решения.

Итог такой работы: предприятие экономит деньги, оптимизирует маршруты, предупреждает критические ситуации и снижает зависимость от человеческого фактора благодаря системам мониторинга и поддержки принятия решений.

Однако возникает вопрос, сможет ли команда завода, фабрики или комбината быстро обучиться работать с цифровым двой­ником. Более чем, отвечают специалисты: виртуальные клоны очень просты в использовании, и освоить их смогут сотрудники, обладающие разным уровнем компетенций в достаточно короткий период времени.

Правда, такие системы требуют постоянной актуализации информации об объекте, который как правило, является динамическим. Изменения в структуре, характеристиках и составе параметров необходимо отражать в цифровой модели практически в реальном времени для достижения необходимого уровня адекватности модели цифрового двой­ника.

Всем ли предприятиям подойдёт цифровой двой­ник?

Цифровые двой­ники будут полезны предприятиям, которые уже внедрили автоматизацию производства, установили достаточное количество датчиков контроля и способны эффективно организовать сбор исходных данных. В противном случае получение информации в реальном времени и создание максимально точной виртуальной копии объекта будет невозможно, отмечает директор по маркетингу и стратегическому развитию компании ООО «Динамические Системы» Анна Австрейх.

«Недостаток сбора данных и ограниченная ёмкость хранения информации — основные проблемы. Когда объём данных мал или они неполные, это приводит к дополнительным погрешностям в прогнозах, что, в свою очередь, снижает экономическую ценность двой­ника. Для разработки адекватной и эффективной модели необходимо собрать все данные, которые могут оказать влияние на процесс, включая целевые значения.

Это требует не только технических решений, но и стратегического подхода к управлению информацией. Ещё одной значительной сложностью, связанной с реализацией цифрового двойника, являются организационные меры. Это связано с тем, что внедрение таких инновационных подходов часто воспринимается как угроза привычному порядку вещей.

Работники, отвечающие за выполнение операций на производственных участках, могут предпочитать полагаться на свои знания и опыт, что может привести к сопротивлению изменениям», — солидарен директор по развитию бизнеса ГК «Юзтех» Владимир Федянов.

Решение этой проблемы многие видят в переназначении части ответственности с сотрудников на автоматизированные сервисы, что позволит снизить уровень стресса и повысить доверие к новым технологиям.

По мнению Николая Ситникова, не у всех российских компаний есть возможности, но у большинства появилось желание создать двой­ника.

«Многие российские предприятия уже готовы к цифровому двой­нику, однако их интеграция сопряжена с рядом сложностей. Во-первых, это высокая стоимость внедрения, особенно для небольших и средних предприятий. Во-вторых, нехватка квалифицированных кадров, которые могли бы работать с такими сложными системами.

В-третьих, это необходимость слияния цифровых двой­ников с существующими системами управления производством, что часто требует значительных доработок. Кроме того, многие предприятия сталкиваются с проблемой сбора и обработки больших объёмов данных, которые необходимы для создания и функционирования цифровых двой­ников.

И радует, что, несмотря на эти сложности, интерес к технологии продолжает расти. Государственная поддержка в виде программ цифровой трансформации и развития Industry 4.0 также способствует её распространению. Многие компании начинают с пилотных проектов, чтобы оценить эффективность технологии и постепенно масштабировать её применение», — считает Николай Ситников.

С 2025 года перспективы развития цифровых двой­ников в России заиграли ещё более радужными красками. Благодаря общему курсу на импортозамещение страна уже начала проектировать собственные платформы для создания виртуальных клонов. Это позволит адаптировать интеллектуальные технологии к специфике российского производства и получить тотальную промышленную автономию.

Самуэль Левин, генеральный директор ООО «Динамические Системы»

«Цифровая трансформация — это качественно новый уровень ведения бизнеса, основанный на обработке больших данных, выявлении закономерностей, который способствует повышению прозрачности и эффективности производственных и бизнес-­процессов, оптимизации инфраструктуры и работы транспортно-­логистической сети предприятий, а также позволяет минимизировать потенциальные риски в режиме реального времени».

Станислав Котляров, руководитель по развитию автоматизированных систем ООО «Сател»

«Внедрение цифровых двой­ников требует определённых инвестиций: как финансовых, так и временных. Для запуска потребуется не только специальное программное обеспечение, но и организация сбора и передачи измерений, а также качественная аналитика получаемых данных.

Кроме того, необходимо обеспечить регулярное наполнение прототипа актуальной информацией о работе объекта с учётом взаимного влияния различных компонентов предприятия. При правильной реализации такой программный продукт быстро окупает вложения, помогая повысить прибыльность бизнеса как минимум в два раза».