Что представляет собой технология цифрового двойника?
Цифровой двойник – это виртуальная модель физического объекта. Он охватывает жизненный цикл объекта и использует данные в реальном времени, отправленные с датчиков объекта, для моделирования поведения и мониторинга операций. Цифровые двойники могут воспроизводить множество реальных предметов, от отдельных единиц оборудования на заводе до полноценных установок, таких как ветряные турбины и даже целые города. Технология цифровых двойников позволяет контролировать работу объекта, выявлять потенциальные неисправности и принимать более обоснованные решения об обслуживании и жизненном цикле.
В чем преимущества цифровых двойников?
Цифровые двойники предлагают пользователям множество преимуществ. Вот некоторые из них.
Повышение производительности
Информация и аналитика в реальном времени, предоставляемые цифровыми двойниками, позволяют оптимизировать производительность вашего оборудования, завода или объектов. Проблемы можно устранять по мере их возникновения, обеспечивая максимальную работу систем и сокращая время простоя.
Возможности прогнозирования
Цифровые двойники могут предложить вам полное визуальное и цифровое представление вашего производственного предприятия, коммерческого здания или объекта, даже если оно состоит из тысяч единиц оборудования. Интеллектуальные датчики отслеживают выход каждого компонента, отмечая проблемы или неисправности по мере их возникновения. Вы можете принимать меры при первых признаках проблем, а не ждать, пока оборудование полностью сломается.
Удаленный мониторинг
Виртуальная природа цифровых двойников означает, что вы можете удаленно контролировать объекты и управлять ими. Удаленный мониторинг также означает, для проверки потенциально опасного промышленного оборудования требуется меньше людей.
Сокращенное время производства
Создавая цифровые реплики, вы можете ускорить производство продуктов и объектов до их появления. Выполняя сценарии, вы можете увидеть, как ваш продукт или объект реагирует на сбои, и вносить необходимые изменения до начала производства.
В каких отраслях используется технология цифрового двойника?
Ряд отраслей все чаще используют цифровые двойники для создания виртуальных представлений своих реальных систем. Ниже приведены некоторые примеры.
Строительство
Строительные бригады создают цифровых двойников для более эффективного планирования жилых, коммерческих и инфраструктурных проектов, обеспечивая представление о ходе реализации существующих проектов в режиме реального времени. Архитекторы также используют цифровые двойники при планировании своих проектов, сочетая 3D-моделирование зданий с технологией цифрового двойника. Управляющие коммерческими зданиями используют цифровые двойники для мониторинга текущих и исторических данных о температуре, заполняемости и качестве воздуха в помещениях и на открытых пространствах для повышения комфорта жильцов.
Обрабатывающая промышленность
Цифровые двойники используются на протяжении всего жизненного цикла производства, от проектирования и планирования до обслуживания существующих объектов. Цифровой двойной прототип позволяет постоянно контролировать ваше оборудование и анализировать данные о производительности, которые показывают, как работает конкретная деталь или вся установка.
Энергетика
Цифровые двойники широко используются в энергетическом секторе для поддержки стратегического планирования проектов и оптимизации производительности и жизненного цикла существующих активов, таких как морские установки, нефтеперерабатывающие установки, ветряные электростанции и солнечные проекты.
Автотранспорт
Автомобильная промышленность использует цифровые двойники для создания цифровых моделей транспортных средств. Цифровые двойники могут дать вам представление о физическом поведении автомобиля, а также о программных, механических и электрических моделях. Это еще одна область, где профилактическое обслуживание играет важную роль, поскольку цифровой двойник может предупредить сервисный центр или пользователя о проблемах с производительностью компонентов.
Здравоохранение
Цифровые двойники используются в сфере здравоохранения в нескольких случаях. К ним относятся создание виртуальных двойников целых больниц, других медицинских учреждений, лабораторий и человеческого тела для моделирования органов и проведения моделирования, чтобы показать, как пациенты реагируют на конкретные методы лечения.
Какие существуют типы цифровых двойников?
Существует несколько различных типов цифровых двойников, которые часто могут работать бок о бок в одной системе. Хотя некоторые цифровые двойники реплицируют только отдельные части объекта, все они имеют решающее значение для обеспечения виртуального представления. Наиболее распространенными типами цифровых двойников являются следующие.
Двойники компонентов
Двойники компонентов, или двойники деталей, – цифровое представление отдельной части всей системы. Они важны для работы объекта, такого как двигатель ветряной турбины.
Двойники объектов
В терминологии цифрового двойника объекты – это два или более компонентов, которые работают вместе как часть более комплексной системы. Двойники объектов виртуально представляют взаимодействие компонентов и генерируют данные о производительности, которые можно анализировать для принятия обоснованных решений.
Двойники систем
Более высокий уровень абстракции двойников объектов – это двойники систем или двойники единиц. Двойник системы показывает, как разные объекты совместно работают в рамках более широкой системы. Прозрачность, обеспечиваемая технологией двойника системы, позволяет принимать решения о повышении производительности или эффективности.
Двойники процессов
Двойники процессов отображают цифровую среду целого объекта и дают представление о том, как различные его компоненты, объекты и единицы работают вместе. Например, цифровой технологический двойник может в цифровом виде воспроизвести работу всего производственного предприятия, объединив все компоненты внутри него.
Как работает цифровой двойник?
Цифровой двойник работает путем цифровой репликации физического объекта в виртуальной среде, включая его функциональность, возможности и поведение. Цифровое представление объекта в реальном времени создается с помощью интеллектуальных датчиков, которые собирают данные с продукта. Вы можете использовать представление на протяжении всего жизненного цикла объекта, от первоначального тестирования продукта до реальной эксплуатации и вывода из эксплуатации.
Цифровые двойники используют несколько технологий для создания цифровой модели объекта. К ним относятся следующие.
Интернет вещей
Термин Интернет вещей относится к коллективной сети подключенных устройств и технологии, которая облегчает связь между устройствами и облаком, а также между самими устройствами. Благодаря появлению недорогих компьютерных микросхем и телекоммуникаций с высокой пропускной способностью у нас теперь есть миллиарды устройств, подключенных к Интернету. Цифровые двойники полагаются на данные датчиков IoT для передачи информации от реального объекта к объекту цифрового мира. Данные вводятся на программную платформу или панель управления, где вы можете видеть обновление данных в режиме реального времени.
Искусственный интеллект
Искусственный интеллект (ИИ) – раздел информатики, который занимается решением когнитивных задач, традиционно относящихся к задачам для человеческого интеллекта, таких как обучение, решение проблем и выявление тенденций. Машинное обучение – это технология искусственного интеллекта, разрабатывающая алгоритмы и статистические модели, которые компьютерные системы используют для выполнения задач без явных инструкций, полагаясь вместо этого на шаблоны и логические выводы. Технология цифровых двойников использует алгоритмы машинного обучения для обработки больших объемов данных датчиков и выявления закономерностей данных. Искусственный интеллект и машинное обучение предоставляют аналитические данные об оптимизации производительности, обслуживании, выбросах и эффективности.
Цифровые двойники по сравнению с симуляциями
Цифровые двойники и симуляции – это моделирование на основе виртуальных моделей, но существуют некоторые ключевые различия. Моделирование обычно используется для проектирования и в некоторых случаях для автономной оптимизации. Дизайнеры вносят изменения в моделирование, чтобы наблюдать сценарии «что если». Цифровые двойники, с другой стороны, представляют собой сложные виртуальные среды, с которыми можно взаимодействовать и которые можно обновлять в режиме реального времени. Они больше по масштабу и имеют большие сферы применения.
Например, рассмотрим моделирование автомобиля. Новый водитель может пройти захватывающее обучение, изучить работу с различными деталями автомобиля и столкнуться с различными реальными сценариями во время виртуального вождения. Однако сценарии не связаны с реальным физическим автомобилем. Цифровой двойник автомобиля связан с физическим автомобилем и знает всё о реальном автомобиле, например статистику жизненно важных характеристик, замененные детали в прошлом, потенциальные проблемы, наблюдаемые датчиками, предыдущие записи об обслуживании и многое другое.
Как AWS может помочь с технологией цифрового двойника?
AWS IoT TwinMaker помогает оптимизировать операции и производительность за счет создания цифровых двойников реальных систем. AWS IoT TwinMaker предоставляет инструменты для цифровой репликации зданий, заводов, производственных объектов, производственных линий и промышленного оборудования. Можно импортировать существующие 3D-модели, такие как файлы автоматизированного проектирования (САПР) и информационного моделирования зданий (BIM), в AWS IoT TwinMaker для создания трехмерных визуализаций систем. С помощью AWS IoT TwinMaker можно достичь следующих результатов:
- оптимизировать строительство;
- ускорить выпуск продукции;
- повысить производительность оборудования;
- находить и устранять аномалии в процессе;
- отслеживать и улучшать условия строительства.
Создайте бесплатный аккаунт AWS и начните работу с AWS IoT TwinMaker уже сегодня.
Что такое проекты цифровых двойников AWS?
AWS работает над проектами цифровых двойников со многими предприятиями. Ниже перечислены некоторые из них.
Carrier
Carrier, поставщик решений для строительства и холодной цепи, использует AWS для быстрой разработки своих цифровых решений. Компания использует сервисы AWS IoT для разработки платформы общих сервисов carrier.io. Компания использовала технологию AWS для моделирования объектов, а также для создания и интеграции цифровых двойников для репликации своих физических систем.
INVISTA
Дочерняя компания Koch Industries, INVISTA, специализируется на специальных материалах, используемых в нескольких секторах, включая одежду, автомобили и компьютеры. Компания работала с AWS над созданием цифровых двойников производственных операций, предоставляя сотрудникам полное цифровое представление о своих активах и данных.
John Holland
John Holland – одна из ведущих австралийских компаний по интегрированной инфраструктуре и недвижимости. В рамках цифровой трансформации компания смогла создать цифровых двойников строительства, предоставив руководителям цифровую картину своих проектов. AWS собирает операционные данные для мониторинга производительности и среды, сбора заявок и исторических данных.
Следующие шаги в работе с цифровым двойником на AWS
Получите мгновенный доступ к уровню бесплатного пользования AWS.
