Зачем предприятия и города создают себе цифровые аналоги

Цифровизация, которую сегодня проводят компании самых разных отраслей, способствует развитию новых технологий, позволяющих бизнесу оптимизировать расходы и получить выгоду от их внедрения. В их число входят и «цифровые двойники» (или «близнецы», digital twins), включенные Gartner в топ-10 технологических трендов на 2019 год. По сути, речь о виртуальной копии физического объекта или процесса, с помощью которой компании отрабатывают множество процессов и предупреждают возникновение нештатных ситуаций. Уже к 2021 году половина крупных промышленных компаний будет использовать «близнецов», что приведет к росту их эффективности на 10%.

От космоса до человека

Попытки создавать цифровые аналоги физических объектов предпринимались уже давно. Например, NASA использовало технологию сопряжения, предшествующую двойному цифровому вещанию, с самых первых дней освоения космоса. Так пытались решить проблему эксплуатации, обслуживания и ремонта систем, если не находиться рядом с ними физически, рассказывает Алена Дробышевская, директор группы консультирования в области IT KPMG в России и СНГ. Именно так инженеры и астронавты на Земле определили, как спасти миссию «Аполлон-13». Термин Digital Twins появился еще в начале 2000-х, его ввел в обиход профессор и помощник директора Центра управления жизненным циклом и инновациями в Технологическом институте Флориды Майкл Гривс, а точнее, неназванный инженер, с которым Гривс работал в NASA.

Чтобы выпустить новое изделие, компании используют виртуальные модели, на которых отрабатывали сценарии производства. Получая информацию с помощью промышленного интернета вещей, «цифровой близнец» может давать рекомендации по оптимизации режима эксплуатации и обслуживания реального объекта. Отдельные «цифровые двойники» могут взаимодействовать друг с другом, образуя сложные и крупные системы, и предполагается, что следующим шагом станут «цифровые двойники» целых компаний. Gartner прогнозирует, что уже к 2021 году половина крупных промышленных компаний будут использовать «двойников», что приведет к повышению эффективности этих организаций на 10%.

До середины 2010-х годов редкие случаи реализации проектов в этой области сопровождались сложностью и высокой стоимостью их построения, а возможности использования были сильно ограничены уровнем развития IT, говорит госпожа Дробышевская. С появлением новых мощных компьютеров и технологий хранения, обработки и передачи данных появилась возможность собирать данные с датчиков и систем управления производством в режиме онлайн, «на лету» и, самое главное, обрабатывать эти массивы за разумное время. «В случае с человеком такая технология позволит, например, хирургам моделировать операции до того, как они начали физическое вмешательство»,— отмечает Алена Дробышевская. Городским планировщикам решение помогает повысить, к примеру, эффективность энергопотребления. В Сингапуре власти вместе с компанией Dassault создали цифровую модель инфраструктуры города, которая включает в себя все переменные, входящие в управление городом.

Отраслевые первопроходцы

Сегодня «цифровые двойники» наиболее востребованы в высокотехнологичных отраслях промышленности и широко применяются в автопроме, который во многих передовых странах является драйвером развития всей экономики. Его рынок — самый большой: до 100 млн единиц продукции в год, рассказывает проректор по перспективным проектам Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого и руководитель Центра компетенций НТИ Алексей Боровков. Среди зарубежных игроков это делают, например, Volkswagen и Maseratti, среди отечественных — КамАЗ. «"Цифровые двойники" позволили КамАЗу существенно сократить сроки выпуска изделий и обеспечить более точное прогнозирование графика производства»,— отмечает вице-президент Siemens Digital Industries Software в России и СНГ Виктор Беспалов.

Помимо машино- и авиастроения новые технологические подходы, по его словам, начинают проникать в ракетную технику, космонавтику, двигателе-, вертолето- и судостроение, говорит Алексей Боровков. Еще одна отрасль, где активно внедряют «цифровых близнецов»,— металлургия. Например, данные по рудному телу, его геометрии и составу полезного вещества известны еще на этапе проектно-изыскательных работ и постоянно уточняются в процессе выработки. А значит, есть возможность это оцифровать и заложить в систему, рассказывает замгендиректора SAP CIS Дмитрий Пилипенко. «Что компания и делает в виде блочной модели карьера — каждый кубометр представлен в системе и описан всеми необходимыми для технологии параметрами»,— отмечает он. Сотрудники могут смоделировать, откуда и в каком объеме извлечь руду, по какому оптимальному маршруту и с каким дополнительным сырьем отправить ее дальше по цепочке, чтобы получить сталь определенного сорта.

Цена на «двойника»

Стоимость разработки «цифрового двойника» может кратно отличаться, так как зависит от множества переменных: степени оцифровки данных, оборудования, персонала, квалификации и задач, стоящих перед предприятием. Но ключевой вопрос для внедрения решений — зрелость кампании, считает менеджер по развитию бизнеса Schneider Electric Алексей Селезнев. «К примеру, если завод с минимальным уровнем автоматизации и стандартным уровнем контрольно-измерительной аппаратуры решит внедрить "цифрового двойника", включающего в себя моделирование в реальном времени, планирование, диспетчеризацию, мониторинг состояния активов и системы управления технологическими процессами, то проект будет стоить десятки миллионов долларов»,— предполагает он. Впрочем, это нереалистичная ситуация, поскольку обычно для внедрения подобной системы нужно лет десять, рассуждает эксперт. По данным McKinsey, 84% компаний терпят неудачу при цифровой трансформации, что во многом связано с ошибочным подходом к интеграции новых технологий. Поэтому для проектов по внедрению «цифрового двойника» критически необходима комплексная предварительная подготовка, подчеркивает он.

Применение digital twins предполагает обновление корпоративной культуры, перестройку бизнес-процессов, особенно в части проектирования наукоемких изделий, и бизнес-моделей, говорит Алексей Боровков. Однако все вложения окупаются: одни «цифровые двойники» выходят на рынок в виде лучших по характеристикам изделий, а другие остаются «про запас», готовые к выпуску позднее. При этом пока технология недостаточно доступна, чтобы стать массово используемой, и ее распространение во многом зависит от темпов развития других IT-направлений, считает директор по стратегии и аналитике SberCloud Илья Королев. В их числе — развитие интернета вещей, для которого нужны дешевые и надежные датчики, развитие предиктивной аналитики и облачных технологий. Реальные выгоды от использования «близнецов» пока еще чаще прогнозируемые, либо компании их не раскрывают.

Близнецов пакуют в кейсы

Одним из показательных примеров внедрения технологии «цифровых двойников» служит проект одного из крупнейших в мире нефтеперерабатывающих комплексов, Reliance Jamangar в Индии. Комплексный подход к цифровой трансформации, который в том числе включал в себя создание «близнеца», позволил предприятию стать самым эффективным нефтеперерабатывающим и нефтехимическим комплексом в мире согласно бенчмаркингу Shell. В результате у Reliance Jamangar теперь самые низкие затраты на техобслуживание, индекс энергозатрат и потерь продуктов, а также «высочайшая операционная эффективность, производительность труда и окупаемость инвестиций», рассказывает Алексей Селезнев.

Еще один пример — проект Panorama по внедрению технологии «цифрового двойника» на предприятиях ADNOC (Национальная нефтяная компания Абу-Даби). «Двойник» объединил в себе комплекс разбросанных по Ближнему Востоку активов ключевого оператора нефтегазовой отрасли в регионе, собрав данные более чем 20 предприятий в единый диспетчерский пункт. «Решение на базе нашей платформы включило в себя предиктивную аналитику, real-time визуализацию, систему моделирования энергопотребления, инцидентов и различных сценариев работы предприятия»,— отметил Алексей Селезнев.

Одним из масштабных кейсов внедрения «цифрового двойника» на территории СНГ стал проект мирового лидера по добыче урана «Казатомпром», рассказал руководитель группы стратегических инициатив «SAS Россия/СНГ» Андрей Свирщевский. «Модели этого двойника покрывали все ключевые процессы и показатели четырех дочерних обществ по добыче и охватывали все области их деятельности: от прогнозирования объема добычи для каждого техблока до расчета итоговых финансовых показателей»,— отмечает он. С помощью цифрового двойника компанией был также построен график активации технологических блоков, который обеспечивал необходимый уровень добычи в каждый отдельный месяц до конца отработки месторождений. «Цифровой двойник» предприятия был также внедрен на уровне холдинга: с его помощью просчитывался путь к достижению стратегических целей для акционеров, позволяя планировать объем производства урана, чтобы не обрушить рынок.

Юлия Тишина