От скромно начало през завишени очаквания днес цифровите двойници са в стабилна траектория на растеж. По последни данни, публикувани от Research and Markets, големината на пазара достига малко над 11 млрд. долара, като през 2018 г. обемът му е бил 3,2 млрд. долара. Прогнозите са за скок до зашеметяващите близо 156 млрд. долара до 2030 г. Това е среден годишен темп на растеж от 37,5%.

Бързият ръст е в резултат на все по-широкото навлизане на дигиталната трансформация в бизнеса, нарастващата осведоменост за предимствата на цифровите двойници и напредъка в няколко ключови технологии.

Но какво е цифров двойник?

Представете си, че имате кола играчка. Сега си представете, че правим точно копие на тази кола в компютър. Всеки път когато местите истинската кола играчка, компютърното копие се движи по същия начин. Ако вашата кола играчка получи драскотина, компютърното копие също ще получи драскотина. Това компютърно копие е като магически двойник на вашата кола. Наричаме го „цифров двойник“. Той помага на човек да види как работят нещата и да коригира проблемите, без да докосва оригинала.

Или иначе казано – цифровият двойник е виртуална реплика на физически актив, процес или система. Цифровите двойници могат да представляват всичко – от машина до цяла фабрика, сграда или дори град и всеки един е проектиран да отразява своя аналог в реалния свят в реално време.

Всеки цифров двойник се разгръща върху три основни стълба:

• Данните обрисуват двойника. От „статични“ данни за дизайна и материалите до „живи“ данни за работното състояние, работни параметри, взаимодействие с околната среда.
• Алгоритмите и техният анализ го осмислят. Подобно на нашите мозъци, те взимат суровите данни и ги осмислят в модели, прогнози и ценни прозрения.
• Интерфейсът за визуализация е прозорецът към света на двойника. Модерните системи са далеч от обикновен дисплей – те предлагат интуитивно гмуркане във вселената на двойника, независимо дали чрез сложно 3D моделиране, интерактивни табла за управление и завладяващия свят на разширената реалност.

Сфери на приложение

Полезността на цифровите двойници не е ограничена до отделна индустрия или област. А в някои от тях те не само подпомагат секторите, но и предефинират парадигмите:

• Производство. Производственият етаж, пулсиращ от машини и процеси, намира съюзник в лицето на цифровите двойници. Те са в основата както на превантивна поддръжка, така и в контрола на качеството, където анализът на данни в реално време гарантира минимум брак.
• Здравеопазване. В коридорите на здравеопазването цифровите двойници революционизират грижите за пациентите. Като отразяват здравните показатели на пациента в реално време, те предоставят задълбочен поглед и дори прогнозират потенциални проблеми. Тази способност за прогнозиране може да бъде разликата между ранната интервенция и лечението в късен етап, като първото често води до по-добри резултати и намалени разходи за лечение.

• Недвижими имоти и инфраструктура. Сградите и градската инфраструктура, често разглеждани като статични обекти, оживяват с цифрови двойници. Тези виртуални модели могат да наблюдават потреблението на енергия, да оптимизират ОВК системите и дори да прогнозират структурно износване. За мениджърите на имоти и градското планиране това означава повишена ефективност, безопасност и дълголетие на конструкциите.
• Земеделие. Земеделието буквално се трансформира от цифрови двойници. Фермерите ги използват, за да наблюдават здравето на почвата и културите и да прогнозират нашествията на вредители. Резултатът? Информирани решения, оптимално използване на ресурсите и по-високи добиви.
• Транспорт. Превозните средства, независимо дали са част от огромен автопарк или отделни единици, се възползват изключително много от цифровите двойници. Те водят до по-ефективно управление на операциите на автопарка, извършване на превантивна поддръжка и намаляват времето на престой.

Не само добри пожелания, а реалност:

- „Байер КропСайънс“ има цифров двойник на всяка от своите девет фабрики за царевични семена в Северна Америка. Това включва цифрови близнаци на оборудването, процесите и характеристиките на продуктовия поток, материалите и правилата за работа. Така преди въвеждането на нови решения за третиране на семена или стратегии за ценообразуване бизнесът може да проиграе сценарии за адаптация на процесите.

- „Ролс-Ройс“ предлага самолетни двигатели като услуга от години, но след създаването на цифрови двойници удължи периода на работа на някои от двигателите с до 50%. Това доведе до драстично увеличаване на периодите на сервизиране, по-рядка смяна на части и оптимизация на складовите наличности.

- Институт GATE създава цифров двойник на квартал Лозенец в София, който ще се използва за симулиране и прогнозиране на поведението на градската инфраструктура и системи, като транспорт, енергия и комунални услуги.

Кратка методика на внедряване

Ето и няколко конкретни стъпки как да използвате цифровия двойник и във вашия бизнес:

1. Фокусирайте се върху конкретен сегмент като отделна машина или процес.
2. Ясно формулирайте желаните резултати. Искате да оптимизирате операциите, да предвидите повреди на оборудването или да подобрите клиентското изживяване?
3. Каталогизирайте съществуващи сензори, устройства и системи, които могат да подават данни към цифровия двойник.
4. Изберете платформа. Това е етапът, на който най-късно трябва да ангажирате експерт.
5. Създайте двойника и наблюдавайте взаимодействията между него и сегмента.
6. Събирайте прозрения, отбелязвайте несъответствия и подобрявайте. В тази част ще ви се изясни напълно как да продължите с разширяването на системата.

Ако за първи път ще работите с цифрови двойници, внимавайте за:

• Цялост на данните. Дори и в пилотна фаза точността на данните е жизненоважна. Уверете се, че сензорите и източниците на данни са надеждни.
• Техническа експертиза. Наличието на технически разбиращ член на екипа или външен консултант е от решаващо значение.
• Избор на платформа. Дори ако използвате проста платформа за пилот, помислете напред – ако искате да разширите обхвата на двойника, можете ли да го направите със същата платформа?
• Разходи: Въпреки че пилотът обикновено е по-достъпен от цялостното внедряване, има включени разходи. Уверете се, че получавате стойност от внедряването.
• Сигурност на данните. Цифровите двойници по природа включват пренос на данни. Важно е да се вземе предвид сигурността на данните дори на този предварителен етап.

Технологиите зад цифровия двойник

Цифровите двойници се възползват от напредъка и проникването на четири технологии:

- Широкото навлизане и достъпността на сензорните технологии, които го захранват с данни реално време. Например сензори за температура, налягане, наклон, ускорение, ъглова скорост, вибрации и др.

- Широкото проникване на бързи мрежи като 5G и WiFi6, които трансферират сензорни данни в големи количества в реално време.

- Напредък в машинното обучение и изкуствения интелект, които използват сензорните данни, обикновено в комбинация с данни от друг източници, за да прогнозират поведението на физическия актив, идентифицират аномалии, подобрят ефективността и др.

- Широко проникване на облачни изчисления, които предоставят компютърна мощ и място за „живот“ на цифровият двойник. Това в комбинация с все по-ефективните алгоритми дава възможност за разработването и поддръжката на по-сложни и по-точни цифрови двойници.

Ролс-Ройс“ предлага самолетни двигатели като услуга от години, но след създаването на цифрови двойници удължи периода на работа на някои от двигателите с до 50%. Това доведе до драстично увеличаване на периодите на сервизиране, по-рядка смяна на части и оптимизация на складовите наличности

Цифровите двойници революционизират бизнес пейзажа

Служейки като реплики в реално време на физически активи, те оптимизират операциите, предвиждат предизвикателствата и подхранват иновациите. В един свят, жадуващ за взаимосвързаност, приемането на цифровите двойници не е просто умно – то е от съществено значение за бизнеса, който се стреми да остане в предните места.

Бъдещето на технологията

В бързо развиващия се цифров пейзаж бъдещето на цифровите двойници блести обещаващо. Сливайки се с квантовите изчисления, те биха могли да симулират сложни глобални системи, от екосистеми до цели метеорологични модели. В комбинация с разширена и виртуална реалност практическите задачи придобиват прецизност и предвидимост. Нещо повече, интегрирането на цифрови двойници със самообучаващи се невронни мрежи може скоро да ги трансформира от обикновени копия към проактивни предсказатели, прекроявайки нашия свят по безпрецедентен начин.