Цифровые двойники в промышленности: что это, как их развивают в России и какие предприятия используют

В современной промышленности концепция цифровых двойников выступает одним из ключевых элементов цифровой трансформации. Их использование способствует повышению эффективности производственных процессов, оптимизации эксплуатационных характеристик оборудования и сокращению времени вывода продукции на рынок.

В России разработка и внедрение цифровых двойников находятся на стадии активного развития, что обусловлено стратегическими целями цифровизации экономики. Ряд ведущих отечественных предприятий уже интегрировал цифровые двойники в свои производственные процессы, демонстрируя значительные успехи в увеличении производительности и снижении затрат. Это открывает новые перспективы для промышленного сектора страны и служит примером для последующего освоения данной технологии на других предприятиях.

Что такое цифровые двойники в промышленности?

Цифровой двойник в промышленности представляет собой виртуальную модель физического объекта или процесса, созданную с целью детального анализа, оптимизации и управления производственными операциями. Эта концепция основывается на сборе и интеграции данных из различных источников, включая IoT-устройства, датчики и системы управления производством, для формирования полноценного цифрового отображения реального объекта.

Интересный факт: впервые концепция цифрового двойника была описана в 2002 году профессором Мичиганского университета Майклом Гривсом в книге «Происхождение цифровых двойников». Термин «цифровой двойник» впервые был упомянут в 2010 году в отчёте NASA о моделировании и симуляции. Речь в нём шла о сверхреалистичной виртуальной копии космического корабля.

Применение цифровых двойников позволяет достичь повышения эффективности производственных процессов за счёт предиктивного анализа и мониторинга состояния оборудования, что ведёт к снижению непредвиденных простоев и оптимизации расхода ресурсов. Кроме того, использование цифровых двойников способствует ускорению процесса разработки новых продуктов, поскольку позволяет проводить испытания и модификации в виртуальной среде до запуска серийного производства.

Существующие промышленные цифровые двойники можно поделить на несколько типов:

• прототип (DTP) –— виртуальный аналог реального объекта, содержащий всю информацию для производства оригинала;
• экземпляр (DTI) — цифровой двойник, хранящий данные обо всех характеристиках и об эксплуатации физического объекта. Он также включает в себя трёхмерную модель, функционирующую параллельно с реальным объектом;
• агрегированный двойник (DTA). Это целая вычислительная система, состоящая из нескольких цифровых двойников и реальных объектов. Ими можно управлять из единого центра.

Как мы уже упомянули выше, в нашей стране развитие цифровых двойников в промышленности находится на стадии активной интеграции. Ведущие предприятия страны уже внедряют эти технологии для повышения конкурентоспособности и эффективности своих производственных мощностей.

Развитие цифровых двойников в России: тенденции и перспективы

В Российской Федерации активизация работ по созданию и внедрению цифровых двойников в промышленной сфере коррелирует с государственной политикой цифровизации экономики. Стратегическое направление развития цифровых двойников обусловлено потребностями повышения эффективности производственных процессов, сокращения затрат и ускорения вывода продукции на рынок.

Основные тенденции развития цифровых двойников в России включают в себя интеграцию с системами управления предприятием (ERP), модулями промышленного интернета вещей (IIoT) и платформами больших данных. Синергия данных и аналитических инструментов позволяет формировать максимально точные виртуальные модели, способные оперативно адаптироваться к изменяющимся условиям производства.

Перспективы развития цифровых двойников в нашей стране напрямую связаны с реализацией национальных проектов, направленных на технологическое обновление промышленности. В частности, сегодня акцент сделан на импортозамещении, а именно на разработке отечественных программных платформ для создания цифровых двойников, что позволит снизить зависимость от зарубежных разработок и адаптировать технологии под специфику российского производства.

Примеры российских предприятий, успешно использующих цифровые двойники

Примером успешной интеграции цифровых двойников могут служить проекты, осуществлённые на предприятиях авиа- и машиностроения, нефтегазовой промышленности. Например, ПАО «Газпром нефть» реализует проекты по созданию цифровых двойников для своих месторождений, что позволяет оптимизировать процессы разработки и эксплуатации, а также повысить эффективность управления ресурсами.

Корпорация «Росатом», в свою очередь, применяет цифровые двойники в рамках проектов по модернизации атомных станций, что обеспечивает более высокую точность в планировании обслуживания и ремонтных работ, снижает риски и повышает безопасность эксплуатации.

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

Таким образом, цифровые двойники становятся неотъемлемым элементом инновационного развития ведущих российских промышленных предприятий, способствуют повышению их конкурентоспособности на мировом рынке.

Какие преимущества имеют цифровые двойники в промышленности, какую выгоду приносят?

Интеграция цифровых двойников в производственные процессы позволяет достичь значительного повышения эффективности и оптимизации ресурсного потребления.

Применение данных технологий способствует сокращению времени на разработку и модернизацию оборудования, поскольку позволяет проводить виртуальные испытания и оценку поведения системы в различных условиях эксплуатации. Это, в свою очередь, минимизирует риски возникновения ошибок на этапе фактического производства и сокращает затраты на прототипирование.

Кроме того, использование цифровых двойников улучшает качество планирования технического обслуживания и ремонта, предоставляет возможность предиктивной аналитики и прогнозирования отказов. Это позволяет переходить от реактивного подхода к проактивному, оптимизировать расход запасных частей и снижать простои оборудования.

В контексте российской промышленности развитие цифровых двойников набирает обороты благодаря государственной поддержке и инвестициям в цифровизацию экономики.

Будущее цифровых двойников в промышленности: вызовы и возможности

Прогрессирование технологии цифровых двойников в промышленности России представляет собой синтез инновационных подходов в области моделирования, анализа данных и машинного обучения. Однако, несмотря на значительный потенциал, реализация цифровых двойников сталкивается с рядом вызовов, включая высокие требования к квалификации персонала, необходимость интеграции существующих информационных систем и обеспечение защиты данных.

В России разработка и внедрение цифровых двойников находятся на стадии активного развития!

Для дальнейшего развития данной сферы, считают эксперты, необходимо сосредоточить усилия на создании межотраслевых стандартов, обеспечении совместимости технологий и формировании кадрового потенциала. Стимулирование государственно-частного партнёрства делать инвестиции в научные исследования способствует ускорению интеграции цифровых двойников в промышленное производство России.