Digitální dvojče: Co to je, kde se používá a jak jej implementovat

Obchod není vždy předvídatelný. Každá událost vyšší moci má za následek ztrátu času, promeškané termíny a milionové škody pro majitele. Proto je tak důležité připravit se na neočekávané předem. To je možné, pokud má podnik digitální dvojče – virtuální kopii společnosti.

V tomto článku se podíváme na to, co je digitální dvojče, jak a kde se používá, a také si řekneme, jak je správně vytvořit a implementovat.

Co je digitální dvojče

Digitální dvojče je v podstatě virtuální prototyp skutečného objektu, který je komplexním softwarovým produktem a zcela jej replikuje, přičemž bere v úvahu všechny vlastnosti a vlastnosti. Přítomnost virtuálního dvojčete umožňuje nejen předvídat řadu událostí, ale také provádět manažerské experimenty bez reálného rizika pro společnost.

Například hutní závod zavedl digitální dvojče do skladu. Nyní je v počítači přesný 3D model se všemi místnostmi, policemi, produkty a vybavením. To znamená, že takový model umožňuje předvídat zatížení skladu, optimalizovat trasy pohybu zařízení a počet potřebných pracovníků.

K vybudování digitálního dvojčete je nejprve nutné shromáždit informace:

• provozní režim skladu a zařízení;
• klíčové ukazatele a aktuální stav zařízení;
• historie akcí po určitou dobu nejen pro produkt, ale také pro údržbu zařízení;
• Operační podmínky;
• software (pokud existuje).

Po shromáždění dat je čas na jejich analýzu, poté specialisté dají doporučení pro údržbu, identifikují silné a slabé stránky zařízení a možná rizika. Takové informace výrazně snižují pravděpodobnost nehod a jiných poruch v provozu.

Digitální dvojče vám umožňuje simulovat různé situace s přihlédnutím k různým faktorům. Díky tomu může manažer najít nejefektivnější řešení, vybudovat optimální procesy a zlevnit mnoho projektů.

Pojem digitální dvojče by neměl být zaměňován s digitálním stínem, který je schopen předpovídat chování objektu pouze v rámci nasbíraných dat. To znamená, že neumí simulovat situace, ve kterých se předmět nenašel v reálném životě.

K čemu je technologie digitálního dvojčete?

Digitální dvojče pomáhá podnikům řešit řadu problémů:

• Snižte finanční náklady a také čas na návrh a vývoj.
• Snižte počet testů testováním možností na digitálním dvojčeti.
• Zvyšte spolehlivost a životnost zařízení včasnou údržbou.
• Minimalizujte prostoje zařízení rychlou reakcí na jakoukoli situaci.
• Zvyšte hospodárnost zařízení dodržováním provozních doporučení.
• Optimalizujte operace zlepšením řízení procesů a předvídatelnosti.

Digitální dvojče vám umožní identifikovat problémy před spuštěním. Proto jsou žádané nejen ve výrobě, ale i v jiných oblastech. Například v marketingu, kde se pro určení poptávky po produktech a jejich charakteristikách používá dvojka.

Cílová akce: přidejte banner pro příjem e-mailu čtenáře.

Typy digitálních dvojčat

Dnes existuje několik typů digitálního dvojčete:

1. Prototyp. Virtuální kopie fyzického objektu (místnosti), která zobrazuje všechna data o něm: 3D model, technické informace, provozní podmínky atd.
2. Instance. Obsahuje informace o fyzikálních vlastnostech objektu: materiály a komponenty, ze kterých se skládá, výsledky monitorování, data z různých senzorů. Navíc takový model zahrnuje výsledky testů. Společně to umožňuje optimalizovat vyhodnocení stavu zařízení a vypočítat pravděpodobnost poruch a také simulovat chování objektu za různých podmínek.
3. Agregované dvojče. Tento typ se používá pro školení personálu a optimalizaci procesu údržby. Zahrnuje síť zařízení, která shromažďují potřebné informace. To nám umožňuje sledovat všechny chyby, které se vyskytnou.
4. Hybridní dvojče. Takový model může sbírat, analyzovat a vyhodnocovat data. Hovoříme o kombinaci několika technologií: strojového učení a internetu věcí. Slouží k posouzení technického stavu, zbytků nebo k predikci budoucích změn. Používá se také k optimalizaci provozu.
5. Komplexní dvoulůžkový. Kombinuje všechny dostupné technologie pro modelování, vizualizaci a zpracování informací.

Jaké podniky používají digitální dvojčata

Vytvoření a implementace dvojčete není pro společnost zdaleka rozpočtová, proto je třeba k problému přistupovat vědomě. Maximálního účinku lze dosáhnout, pokud je splněna řada podmínek:

– životní cyklus předmětu je delší než pět let;

– existuje technická možnost získat technická data včetně sledování stavu;

– škálovatelnost: nemá smysl vytvářet duplikát pro jeden malý objekt;

– variabilita: provoz, údržba, opravárenské činnosti.

Implementace digitálního dvojčete je zpravidla ekonomicky opodstatněná v následujících oblastech podnikání:

1. Těžba a zpracování nerostů. Používá se k minimalizaci škod na životním prostředí, optimalizaci výrobních nákladů a snížení pravděpodobnosti nehod. Například v sektoru těžby ropy je pomocí double možné předvídat řadu mimořádných situací a v důsledku toho se jim vyhnout a nezpůsobit mnohamilionové ztráty. U nás byla jednou z prvních firem, která technologii využila, Tatneft. Tam dokázali zvýšit produkci o 150 milionů tun díky objevu přesných míst vrtání.
2. Výroba. Velké továrny využívají technologie k vývoji jednotek nebo k optimalizaci dodavatelského řetězce. Populární společnost Tesla aplikuje technologie při výrobě automobilů. Tam vytvoří digitální klon pro každý stroj. To jim umožňuje kontrolovat kvalitu a neustále pracovat na spolehlivosti.
3. Energie. Pomáhají zajistit stabilitu dodávek energie a předcházet nehodám.
4. Konstrukce. Pomocí digitálního dvojčete můžete navrhovat budovy, čtvrti, čtvrti a dokonce i celá města. To pomáhá pochopit míru zatížení konstrukce, vypočítat zatížení infrastruktury, posoudit dopad klimatu a analyzovat, jak dobře bude nové zařízení zapadat do celkového obrazu. Dnes má městský stát Singapur digitální dvojče.
5. Obchod. Technologie pomáhají posuzovat míru obsazenosti maloobchodních prostor s cílem optimalizovat celkový chod prodejny. Například moderní dvojče může s vysokou přesností předvídat zvýšení nebo snížení toku zákazníků. Kvůli tomu administrativa rozhoduje o počtu prodejců v určitou dobu.
6. IT podniky. Používají se k minimalizaci kybernetických útoků.
7. Logistika. Pomocí dvojčete lze optimalizovat trasy nákladní i osobní dopravy. Digitální dvojče zohledňuje velké množství dat: stav povrchu vozovky, klimatické podmínky a dopravní zácpy. To umožňuje efektivní rozložení například osobní dopravy. Například společnost SIBUR využívá technologii již několik let k optimalizaci železničních tras a opravám.
8. Design. Umožňuje přesně vizualizovat konečný výsledek.
9. Lék. Technologie umožňuje vytvořit přesnou kopii osoby, která bere v úvahu všechny její rysy. Díky tomu lze předvídat reakci organismu na léčbu a pravděpodobný průběh onemocnění.
10. Kosmonautika. Používá se pro testování startů a řešení nouzových situací.
11. Sport. Je široce používán v týmových sportech, kde se předpovídá nejúčinnější herní strategie s ohledem na vlastnosti každého účastníka.
12. Zemědělství. Chytré modely pomáhají zvyšovat úrodnost půdy a výnosy plodin. S jejich pomocí může zemědělec optimalizovat spotřebu hnojiv, vypočítat přesný čas pro výsadbu konkrétních plodin a určit, které z nich je vhodné v této sezóně zasadit, s přihlédnutím ke všem možným rizikům.

Výhody digitálního dvojčete

Implementace dvojčete má řadu výhod:

– vysoká rychlost hodnocení rizik;

– sledování provozu v reálném čase

– vysoká úroveň koordinace mezi účastníky procesu;

– testování hypotéz bez reálného rizika pro proces;

– zvýšení celkové účinnosti;

– zvýšená kontrola a zvýšená bezpečnost;

– snížení finančních nákladů.

Nevýhody digitálního dvojčete

Spolu s výhodami má implementace digitálního dvojčete také nevýhody:

– vysoké náklady na implementaci technologie způsobují, že tento proces není přístupný každému podniku;

– složitost implementace – proces je velmi pracný a zdlouhavý. Celý cyklus může trvat od několika let do několika let;

– technická omezení spojená s dostupností specializovaných dovedností a znalostí mezi zaměstnanci;

– nedostatečná úroveň zabezpečení dat v důsledku častých útoků kyberzločinců;

– velký objem informací potřebných k vytvoření dvojky. Pokud jsou informace nedostatečné nebo jsou nepřesné, účinnost dvojnásobku se výrazně snižuje.

Fáze vytváření digitálního dvojčete

Jako každý úkol je i vývoj digitálního dvojčete rozdělen do několika fází:

Výzkum

V počáteční fázi vývojáři shromažďují data o technickém stavu, obchodních procesech a získávají zpětnou vazbu od zaměstnanců. To vše je nutné k vytvoření digitálního dvojčete co nejblíže realitě a schopného řešit zadané úkoly.

Vytvoření digitálního klonu

Simuluje se trojrozměrný model, který replikuje celou infrastrukturu, charakteristiky a procesy skutečného objektu. K tomu se používají různé metody:

1. FEA (analýza konečných prvků). Počítá zatížení, deformace, elektro- a hydrodynamické parametry a výměnu tepla.
2. FMEA (analýza režimu a efektů poruch). Posuzuje spolehlivost, identifikuje zranitelnosti a důsledky selhání systému.
3. CAD modely. Provádí automatizovaný návrh pro výpočet struktury, parametrů, materiálů.

Ztělesnění digitálního dvojčete

Digitální dvojče je umístěno na platformě, jako je Dassault Systemes nebo podobné.

Testování

V této fázi se testují hlavní procesy skutečného prototypu. Práce se provádějí, dokud se dvojník zcela neshoduje s objektem. Během stejného období se provádí další testování, aby se zjistilo chování objektu v abnormálních situacích: zvýšené zatížení, nouzové situace. Poté se identifikují zranitelnosti a vypočítají se algoritmy chování pro různé situace.

Vdědření

V konečné fázi, kdy jsou všechny procesy identifikovány a vypracovány, jsou provedeny změny na skutečném objektu. Digitální dvojče například identifikovalo řadu závad, které je třeba opravit.

Stojí však za zvážení, že práce s digitálním dvojčetem nekončí ve fázi implementace. Podpůrné aktivity je nutné pravidelně rozvíjet, zdokonalovat a zavádět, aby bylo dosaženo dlouhodobého efektu.

Požadavky na digitální dvojče společnosti

Aby výsledek splnil očekávání, je na digitální dvojče aplikována řada požadavků:

1. Jednotný IT systém. Vývoj produktu by měl být prováděn v jediném softwarovém produktu, aby byla zajištěna lepší integrace.
2. Integrovaný přístup. Při vývoji je nutný systematický komplexní přístup. Všechny procesy musí být popsány co nejpodrobněji. Existuje nejen business architektura, ale také IT architektura, která odpovídá moderním standardům.
3. Digitalizace informací. Všechny shromážděné informace musí být převedeny do formalizovaného elektronického formátu. Důležitá je také digitalizace všech metrik a ukazatelů (procesy, IT systémy a zařízení, oddělení a jejich personál, pobočky).
4. Dostupnost možností modelování v reálném čase. Model musí simulovat provoz reálného objektu v online režimu. To je nezbytné pro předvídání situací, řízení rizik a optimální rozložení zátěže.
5. Pravidelná aktualizace. Informace musí být systematicky aktualizovány.
6. Rychlé načtení dat. V případě potřeby by měly být jakékoli informace přeneseny co nejrychleji (během několika sekund nebo kliknutí).
7. Praktická hodnota. Vyžaduje se jasné pochopení praktických výhod dvojčete: ekonomický efekt, rozsah použití, dopad na KPI. Abstrakce není povolena.
8. Úroveň přístupnosti. Všichni zainteresovaní zaměstnanci musí mít přístup k práci s digitálním dvojčetem. Je možné rozlišovat práva.

Hlavní

1. Digitální dvojče je technologie pro virtuální reprezentaci reálného objektu, kterým může být nejen proces, ale i člověk.
2. Digitální dvojčata jsou dnes široce používána v nejrůznějších oblastech podnikání. Jejich implementace je nejefektivnější a nejodůvodněnější v technologických nebo velkých společnostech.
3. Pro podniky je digitální dvojče nástrojem pro zvýšení zisku, zlepšení efektivity, zlepšení bezpečnosti a snížení rizik. Je to příležitost experimentovat a testovat hypotézy bez reálných rizik.
4. Vytvoření a implementace digitálního dvojčete je zdlouhavý a nákladný proces. Přesné termíny závisí na složitosti úkolu.
5. Před rozhodnutím o vytvoření digitálního dvojčete je nutné analyzovat současnou situaci v organizaci a posoudit potenciální efektivitu. Přínos musí převyšovat vynaložené náklady.