Что такое цифровые двойники и где их используют

Разбираем, какие бывают цифровые двойники, какие задачи они решают, кому полезны и к каким результатам они приводят.

Цифровой двойник — это виртуальная модель объекта, процесса или даже человека, которая повторяет его форму, характеристики и действия. Такая модель позволяет проводить эксперименты в цифровой среде, где нет риска сделать что-то неправильно.

Например, на склад маркетплейса внедрили цифровой двойник. Это значит, что теперь есть 3D-модель склада на компьютере, которая в точности повторяет все помещения, расположение стеллажей, размещение товара, передвижения техники и сотрудников. По сути, цифровой двойник дублирует реальность в виртуальной среде.

Такой цифровой двойник склада позволяет строить прогнозы: что будет, если увеличить поток товаров, изменить маршруты передвижения техники по складу, нанять больше грузчиков.

Кроме 3D-моделей в цифровых двойниках используют IoT-датчики, которые устанавливают непосредственно на сам объект. Такие цифровые двойники есть у каждого автомобиля Tesla. Датчики встроены в автомобиль и передают данные на завод, где искусственный интеллект решает, требуется машине техническое обслуживание или нет. Таким образом, часть ошибок компания может устранить удаленно.

Существует много классификаций цифровых двойников. Одна из популярных — по назначению.

Информационные цифровые двойники синхронизируются со своим прототипом и передают оператору данные об объекте в реальном времени. Это нужно для своевременной диагностики, например, конвейера или автомобиля.

Предиктивные. Позволяют прогнозировать работу объекта во время эксплуатации и в разных ситуациях. С помощью предиктивных двойников можно спрогнозировать, при каких обстоятельствах объект выйдет из строя.

Операционные цифровые двойники помогают смоделировать бизнес-процессы компании и решать управленческие задачи.

Цифровые двойники могут применяться в самых разных сферах бизнеса, но не всем они нужны. Эта технология скорее необходима крупным производствам и сложным проектам для повышения эффективности, надежности и безопасности. Рассмотрим несколько конкретных сфер.

Строительство. С помощью цифровых двойников можно спроектировать модель здания, района или целого города, а потом ими управлять. Например, это позволяет рассчитать, какую нагрузку и климатические условия выдержит несущая конструкция. Помимо этого, можно посмотреть, как новая постройка вписывается в архитектуру.

Цифровой двойник есть у Сингапура — подробная трехмерная карта. Сингапур — город-государство с большим количеством небоскребов, подземных коммуникаций, метро. Обычные карты не передают всю необходимую информацию для строительства и инженерно-технических работ. Поэтому был создан цифровой двойник города со всеми объектами — от деревьев до мостов.

Теперь, если власти города при строительстве нового здания хотят узнать, как проложить канализацию, им достаточно проанализировать цифровую модель. Это упрощает работу и снижает риск ошибки.

Ретейл. Цифровые двойники помогут рассчитать загрузку торговой площади и оптимизировать работу магазина. Например, виртуальный двойник магазина умеет прогнозировать уменьшение или увеличение потока покупателей. Это позволяет оценить число продавцов: сократить и сэкономить на зарплате или поставить на смену больше людей, чтобы без заминок обслужить всех посетителей.

Еще цифровые двойники помогают протестировать выкладку товара, продумать интерьер зала, настроить оптимальное освещение и температуру. А служба безопасности магазина может анализировать предполагаемые места кражи товара и принимать превентивные меры.

В цифровой двойник магазина могут заходить виртуальные покупатели. Благодаря этому розничные продавцы могут видеть популярные маршруты у посетителей и размещать в этих местах продавцов.

Цифровой двойник может менять планировку торгового зала до тех пор, пока виртуальный магазин не достигнет желаемого показателя по выручке. Потом эти перестановки переносят в реальный магазин.

Транспорт и логистика. Цифровые двойники могут обнаружить поломку в автомобиле и передать информацию о ней в сервисный центр. Либо просто предупредить, какая деталь вскоре может выйти из строя.

Сфера обслуживания. На виртуальном двойнике ресторана можно тестировать разные варианты работы заведения, создать более благоприятные условия для посетителей и сотрудников, выявить оптимальное число работников кухни. В результате можно понять, как увеличить количество посетителей и сократить текучку кадров.

Производство. Цифровые двойники будут полезны, например, заводу по производству продуктов питания или промышленного оборудования.

Компания Danone разработала цифрового двойника цепочки поставок — от фермерских хозяйств и заводов до покупателей. Это помогло увидеть, где и в каких объемах выгоднее изготавливать продукцию, а какие заводы стоит закрыть. В результате компания сократила расходы.

Медицина. Если создать виртуальную копию человека с точным повторением всех органов, можно спрогнозировать, как организм отреагирует на лечение и как будет прогрессировать болезнь. Еще цифровые двойники умеют сканировать жизненно-важные показатели пациента в режиме реального времени во время операции.

Например, в университете Лобачевского разрабатывают виртуальную копию человека. Такая модель человека позволит предупреждать риски развития заболеваний.

Например, греческая компания BeeZon занимается проблемами пчеловодства, она разработала цифровые двойники пчелиных семей. Виртуальная система мониторинга на основе GPS позволяет пчеловодам контролировать пасеки, отслеживать болезни, вредителей и воздействие пестицидов на пчел.

Независимо от вида бизнеса можно выделить несколько ключевых задач, которые помогают решать виртуальные копии, — кардинально повысить эффективность, безопасность и сэкономить.

Повышение эффективности. Цифровые двойники могут передавать информацию об оборудовании в реальном времени и заранее предугадать сбой или поломку. Это дает возможность починить оборудование до того, как оно выйдет из строя, и избежать незапланированного простоя.

Аналитическая система Schneider Electric предсказала сбой компрессора на крупном европейском нефтеперерабатывающем предприятии за 25 дней до того, как он случился. Компания не стала ничего предпринимать, и сбой действительно произошел. В результате предприятие потеряло миллионы долларов.

Безопасность. С помощью умных копий можно дистанционно контролировать объекты. Например, управлять опасным промышленным оборудованием на расстоянии. Если случится авария, человек не пострадает.

Экономия времени и сокращение расходов. Бизнес может проводить эксперименты на прототипе и экономить ресурсы, если новые процессы оказываются неработоспособными.

Не каждому бизнесу нужен цифровой двойник. В некоторых случаях его создание только увеличит стоимость объекта, проще и дешевле обойтись другими методами. Еще среди минусов — повышенный уровень киберугрозы и технические ограничения.

Средняя стоимость — от пары до десятков миллионов рублей. Цена цифрового двойника зависит от размера бизнеса и уровня его цифровизации. А после внедрения понадобится постоянная техническая поддержка.

Перед созданием цифрового двойника нужно рассчитать пользу, которую он принесет бизнесу: насколько снизятся расходы и повысится эффективность. Эффект от внедрения должен значительно превышать стоимость разработки, иначе в умной копии нет смысла.

Ограниченный функционал. Ни один цифровой двойник не может учесть все тонкости работы. Модель принимает решения на основе данных, которые в нее внесли. Если некоторые ситуации не были добавлены в систему, она может зайти в тупик при их обнаружении. Например, на складе коробку с нехрупким товаром поставили вверх ногами. Такое раньше не случалось, и цифровой двойник не знает, что делать.

Сроки создания и стоимость цифрового двойника зависят от задач, которые он должен решить. Также имеет значение степень цифровизации бизнеса.

Для создания умной копии на небольшом предприятии с высокой цифровизацией нужно 3-4 месяца. Для бизнеса со средней степенью оцифровки — около 6 месяцев. Для масштабных проектов или компаний с низким уровнем цифровизации срок создания цифрового двойника стартует от одного года.

Создание цифровых двойников включает в себя несколько шагов:

1. Исследование объекта.
2. Создание его виртуальной копии.
3. Запуск цифрового двойника.
4. Внедрение изменений в бизнес.

Исследование объекта. Разработчики собирают информацию о бизнес-процессах, помещениях, общаются с сотрудниками компании, чтобы создать наиболее приближенный к реальности цифровой двойник. На этом этапе определяются задачи, которые должна решать копия.

Создание виртуальной копии объекта. Это этап разработки: создается трехмерная модель объекта, которая воссоздает всю инфраструктуру, процессы и характеристики реального прототипа.

Запуск цифрового двойника. На этом этапе тестируются основные процессы реального прототипа. Работа над виртуальной моделью ведется до тех пор, пока она не будет работать в точности как объект. Еще на этом шаге строят прогнозы, как поведет себя реальный объект при возможных форс-мажорах.

Внедрение изменений в бизнес. Когда все процессы отработаны на цифровом двойнике и выявлены все запросы покупателей, в оригинальный объект вносят необходимые изменения. Например, устраняют неисправности, которые выявил цифровой двойник, меняют упаковку изделия, делают перестановку в магазине, снижают стоимость производимой продукции. Но на этом работа цифрового двойника не заканчивается. Его нужно поддерживать и развивать, чтобы обеспечить долгосрочный эффект для бизнеса.

1. Цифровой двойник — это виртуальная модель объекта, процесса или даже человека.
2. Цифровые двойники могут применяться в самых разных сферах бизнеса, но больше всего они оправданны на крупных производствах и сложных проектах.
3. Бизнес с помощью цифровых двойников может увеличить прибыль, эффективность и повысить безопасность работы. Так, можно проводить эксперименты в цифровой среде, где нет риска сделать что-то неправильно.
4. Сроки создания и стоимость цифрового двойника зависят от задач, которые он должен решить. Также имеет значение степень цифровизации бизнеса.
5. Перед созданием цифрового двойника нужно рассчитать пользу, которую он принесет бизнесу. Эффект от внедрения должен значительно превышать стоимость разработки, иначе в ней нет смысла.