Цифровые двойники как инструмент цифровой трансформации

Пандемия COVID-19 и всплеск релокации 2022 года привели к необходимости пересмотра способов организации бизнес-процессов и методов прогнозирования бизнес-моделей для многих организаций. Наиболее подготовленными к этим изменениям были компании, которые занимаются разработкой программного обеспечения, поскольку они изначально готовы к координации удаленных сотрудников. Но и в остальных сферах (продажа, производство, услуги) появилась потребность в радикальном изменении подходов к управлению распределенным штатом, оценке качества и результатов работы сотрудников (поскольку в любой цифровой трансформации задействуются не только технологии, но и люди) и предварительному прогнозированию возможных рисков, а также к созданию новых пользовательских сценариев. Во всех этих случаях возможным решением для создания информационной архитектуры предприятия являются «цифровые двойники» (Digital Twins), которые могут стать основой для цифровой трансформации организации. В этой статье мы рассмотрим несколько возможных решений для создания цифровых двойников в зависимости от направления деятельности организации.

Согласно отчету Harward Business Review все больше крупных организаций высказывают позицию, что цифровая трансформация значительно влияет на бизнес организации и для многих является обязательной для реализации. После сильного стресса в 2020 году, многие организации поставили своей целью на 2021 пересмотр бизнес-моделей, стратегий и процессов через повышение продуктивности, улучшения устойчивости к внешним факторам, повышение гибкости. В 2022 году планировалось сфокусироваться на удовлетворенности потребителя, анализе данных предприятия для обнаружения новых возможностей для бизнеса и операционной деятельности, развитию непрерывного обучения сотрудников, поддержке талантливых сотрудников, выборе подходящих технологий для решения задач организации. Использование цифровых двойников рассматривается как один из возможных механизмов трансформации и рассмотрим его более подробно.

Прежде всего посмотрим определение «цифровых двойников» (Digital Twins), которое дано Digital Twin Consortium:

1. представляет собой виртуальное представление объектов и процессов реального мира, синхронизированных с заданной частотой и точностью.

2. мотивируется результатами, адаптируется к вариантам использования, основывается на интеграции, основана на данных, руководствуется знаниями предметной области и реализована на специализированной платформе.

3. преобразует бизнес, ускоряя целостное понимание, принятие оптимальных решений и эффективные действия.

Одним из примеров цифровых двойников является расширение стандарта BIM для моделирования строительных объектов, которое позволяет не только представить иерархическое определение всех аспектов строительства и инженерных конструкций, но и выполнять физическое моделирование объекта, оценку взаимодействия жильцов с пространством, ожидаемого трафика, использования пространства и др. Принципиальным отличием цифрового двойника от виртуальной модели строящегося объекта состоит в интеграции данных с реальных датчиков, размещенных внутри объекта, которые собирают актуальные замеры по перемещению людей, уровню освещенности, качества воздуха и другие. 

Цифровые двойники BIM можно разделить на 5 уровней:

• Уровень 1: Описательный близнец — это визуальная копия с редактируемыми проектными и строительными данными в реальном времени, включая 3D-модели и BIM.

• Уровень 2: Информативный близнец использует расширенную интеграцию с датчиками и операционными данными для получения информации в любой момент времени.

• Уровень 3: предсказательный близнец собирает данные в реальном времени, контекстные данные и аналитику для выявления потенциальных проблем.

• Уровень 4: Комплексный близнец использует расширенное моделирование и симуляцию для потенциальных будущих сценариев, а также предписывающую аналитику и рекомендации.

• Уровень 5: Автономный близнец имеет возможность учиться и принимать решения с помощью искусственного интеллекта, используя при этом улучшенные алгоритмы моделирования и 3D-визуализации.

Аналогично для других отраслей можно выделить сходную классификацию, в зависимости от уровня интеграции с датчиками и возможностей предсказания.

В зависимости от направления деятельности организации можно выделить типы моделирования в цифровых двойниках:

• технологических процессов — используются на производствах для уменьшения рисков, повышения эффективности;

• эксплуатации объектов — применяются на уже созданных объектах для оптимизации потоков, повышению комфорта, увеличению эффективности использования пространства;

• бизнес-процессы — используется для оценки рисков и неэффективных процессов внутри организации, включая психологические риски для сотрудников.

Среди решений для цифровых двойников можно выделить следующие:

• Autodesk Tandem — моделирование перемещений и физических характеристик внутри инженерных сооружений, жилых и офисных помещений.

• Открытые решения от Digital Twin Consortium: https://github.com/digitaltwinconsortium, поддерживает использование DTDL (Digital Twin Definition Language) и OPC UA (Industrial Digital Twins), а также предоставляет глоссарий по терминологии цифровых двойников: https://github.com/digitaltwinconsortium/dtc-glossary.

• Eclipse Ditto — фреймворк для создания моделей цифровых двойников на основе датчиков интернета вещей (используется DTDL), позволяет подключаться к существующим датчикам, сравнивать текущее состояние с ожидаемым, добавлять аспект прогнозирования ожидаемого состояния. Поддерживает коннекторы на HTTP/SSE, веб-сокеты, AMQP, MQTT, Kafka и HTTP Push.

• MCX Framework позволяет разрабатывать цифровые двойники для киберфизических систем.

• Twinbase используется для создания поверх Web сети для объединения цифровых двойников с автоматическим развертыванием из github-репозиториев.

• Ayla позволяет объединить датчики через HTTPS/MQTT/CoAP с поддержкой интеграций с Android, Linux, устройствами Bluetooth Low Energy и облачными провайдерами.

• iTwin.js используется для разработки веб-приложений для инфраструктуры цифровых двойников.

В заключение хочу пригласить всех на бесплатный вебинар по теме: «Основы бизнес-архитектуры». Регистрация на вебинар доступна ниже.

• Зарегистрироваться на вебинар