ЦИФРОВОЙ
ДВОЙНИК

Новизна и уникальность этой книги по цифровым двойникам состоит в том, что авторам удалось дать систематизированное изложение роли цифровых двойников в цифровом мире.


Благодаря этой книге, читатель узнает, что цифровой двойник физического объекта становится, своего рода, унифицированным полномочным представителем физического объекта в цифровом мире. Если раньше цифровые приложения работали с физическим объектом по принципу «интернета вещей», то сейчас цифровой двойник сформировался как стандартный уровень абстракции между «интернетом вещей» и цифровыми приложениями. Это цифровая трансформация качества взаимодействия физического и цифрового миров.


Обоснованность такого понимания роли цифровых двойников в цифровом мире подтверждается глубоким анализом различных попыток определения понятия «Цифровой двойник» и разбором многочисленных приложений, продуктов и примеров цифровых двойников в, практически, всех сферах деятельности человека.
Систематизированное изложение роли цифровых двойников в цифровом мире будет актуально для широкого круга читателей – от высшего руководства до исполнителей, от проектантов до эксплуатантов, от экспертов в прикладных областях до разработчиков программного обеспечения.

В книге авторов А.Прохорова, М.Лысачева «Цифровые двойники. Анализ, тренды, мировой опыт» приводится широчайший обзор цифровых двойников в различных отраслях промышленности, строительстве, транспортных системах, экономике, медицине и других сферах. Впервые в России систематизирован подход к определению понятия «Цифровой двойник», показан передовой зарубежный (компаний GE, Siemens, Dassault и многих других) и российский (ИППТ СПбПУ, Центр компетенций НТИ Технет, ООО Цифра, РФЯЦ ВНИИЭФ и многих других ) опыт построения, верификации и валидации ЦД различных уровней сложности. Согласно принятой классификации, предложенной Ростелеком в 2018 г., каждый цифровой двойник, от детали до целого завода или города, классифицирован как инструментальная, инфраструктурная или прикладная цифровая платформа, что отвечает целям и задачам национальной программы «Цифровая экономика», принятой в России.


Книга будет чрезвычайно полезна широкому кругу читателей, от топ-менеджеров компаний и специалистов по цифровой трансформации отраслей экономики до научных работников и инженеров, ученых в области больших данных, искусственного интеллекта, интернета вещей и др.


Авторы постарались донести сложнейшие проблемы простым языком, в доступной научно-популярной повествовательной форме, без применения трудного для восприятия широкой аудиторией математического аппарата. Книга является своеобразным навигатором в мире цифровых двойников, помогая ориентироваться в этой относительно новой технологии, ставшей краеугольным камнем парадигмы «Индустрия 4.0». Прочитав ее и разобравшись в подходах к построению цифровых двойников, каждый из читателей приближает безопасное, комфортное и доступное будущее в цифровой среде.


Михаил Александрович Бубнов, канд. тех. наук, старший научный сотрудник отдела «Прочность, живучесть и безопасность машин» Института машиноведения им. А.А.Благонравова РАН, эксперт Фонда содействия инновациям по направлениям ДК НТИ «Технет», «Нейронет», «Аэронет», «Автонет», «Энерджинет», директор московского представительства российско-арабской компании по созданию цифровых двойников «Нова Инжиниринг»

Высокая значимость технологии цифровых двойников для IV промышленной революции неоднократно подчеркивалась в публикациях и материалах Всемирного экономического форума (World Economic Forum, WEF), а также ведущих аналитических компаний мира – таких, например, как Gartner, Deloitte, McKinsey и других. Крупнейшие высокотехнологичные промышленные компании – мировые лидеры вели планомерную разработку технологий цифровых двойников на протяжении последних десяти лет, развивая направление цифрового проектирования на основе моделирования (Simulation-Based Design) для обеспечения своего долгосрочного конкурентного преимущества и за прошедшее время подготовили уже не одно поколение лучшей в своем классе (best-in-class) продукции, которую мы увидим на рынке в ближайшем будущем.

В то же время, несмотря на высокую популярность термина «цифровой двойник», единого и общепринятого определения для него не существует. В данной книге авторы пытаются проследить, какие технологии (разной степени значимости) легли в основу цифровых двойников, проанализировать эволюцию данных технологий. Также предлагается классификация цифровых двойников, используемых в концепциях различных компаний, в научных и аналитических исследованиях; представлен достаточно подробный обзор компаний-разработчиков на рынке цифровых двойников и программного обеспечения, используемого для разработки цифровых двойников ведущими игроками рынка.

Стоит отметить, что с точки зрения экспертов Центра Национальной технологической инициативы Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, наибольший интерес вызывают цифровые двойники на основе физических процессов (Physics-Based Digital Twins), построенные в рамках специализированного междисциплинарного подхода – модельно-ориентированного системного инжиниринга (Model-Based System Engineering). Именно Physics-Based Digital Twins, точнее, (Model-Based System Engineering & MultiPhysics & Simulation & Optimization)-Driven Digital Twins, обеспечивают значительное снижение времени и затрат на разработку высокотехнологичной продукции, а также значительное снижение объёмов натурных испытаний и доведение этих объёмов до минимально допустимого и необходимого.


Безусловно, существуют задачи и проекты, для которых достаточно цифровых двойников на основе данных (Data-Based Digital Twins, для которых больше подходит термин Digital Shadows), которые представляют собой системы связей и зависимостей, описывающих поведение реального объекта / продукта, как правило, в нормальных условиях работы и содержащихся в избыточных больших данных (Big Data), которые получают с эксплуатируемого реального объекта при помощи технологий промышленного интернета.

Такие технологии достаточно давно используются в разных отраслях по всему миру, обычно для мониторинга технического состояния эксплуатируемого объекта. В силу большого количества датчиков, установленных на физическом объекте, Digital Shadows могут предупредить о «штатном износе» узлов и агрегатов, но, как правило, не способны предсказать аварийную ситуацию, которая зачастую зависит от неблагоприятного сочетания многих факторов, особенно, в случае её стремительного развития.


В книге рассмотрено применение цифровых двойников на практике: приведены реальные примеры использования цифровых двойников в таких отраслях, как машиностроение, строительство, энергетика и других. Даны оценки рынков цифровых двойников аналитическими компаниями. Несмотря на то, что прогнозы по росту рынка цифровых двойников были сделаны ещё до пандемии, можно утверждать, что востребованность технологии разработки и применения цифровых двойников, позволяющей компаниям создавать в кратчайшие сроки глобально конкурентоспособную продукцию нового поколения и управлять изменениями на всех стадиях жизненного цикла, будет расти и в новых условиях, когда процессы цифровизации для высокотехнологичных компаний стали ещё более значимыми, а конкуренция – ещё более жесткой.

Цифровизация является глобальным трендом в течении последних нескольких лет и скорость развития данного направления только набирает обороты. В РФ вектор на цифровизацию поддерживается государством и в реализацию данной инициативы активно вовлечены все ведущие компании нашей страны. Направление «Цифровые двойники», входящее в общий тренд цифровизации, является одним из наиболее значимых для организаций, эксплуатирующих сложные технологические объекты, например, таких как энергоблоки АЭС. Само собой, АО «Концерн Росэнергоатом» не может находиться в стороне от развития данного направления. Однако, развитие процесса цифровизации в целом и входящих в него направлений идет настолько стремительным темпом, что не успевает сформироваться единая система знаний, одинаково интерпретируемая всеми заинтересованными сторонами. Книга «Цифровой двойник. Анализ, тренды, мировой опыт» - это одна из первых успешных попыток в нашей стране однозначно очертить область знаний, охватываемую понятием «Цифровой двойник», показать историю ее эволюции, а также возможные варианты ее практического применения с оценкой получаемого положительного эффекта. Книга рекомендуется к прочтению широкому кругу читателей, интересующихся развитием процесса цифровизации и его отдельных направлений, таких как «Цифровые двойники».

Книга содержит уникальный по своему охвату материал, свидетельствующий о развитии отрасли знаний о киберфизических системах. По мере развития информационных технологий, их нарастающего сближения и интеграции с физическими объектами, происходит трансформация знаний о предоставляемых человеку возможностях. Авторы свидетельствуют о развитии прикладных отраслей, дают структуры описания, связи и иерархии понятий в историческом аспекте. Книга может быть полезна как исследователям для построения онтологии предметных областей, связанных с цифровыми двойниками и информационным моделированием, так и специалистам-практикам, которым становится все сложнее договориться со специалистами из смежных отраслей. За всю историю человечества ни в одной из естественных отраслей науки не было киберфизических систем, поэтому развитие нового знания идет лавинообразно и параллельно, слабо связанными между собой научными коллективами. В настоящее время ощущается острая потребность в создании единого терминологического базиса знаний, как о цифровых двойниках, так и о киберфизических системах в целом. Данная книга является первым трудом, содержащим всеобъемлющее современное представление о цифровых двойниках, который должен быть у каждого, кто столкнулся со сложностями понимания прикладных систем из смежных отраслей, кто готов к поиску межотраслевого консенсуса и научно-технологического развития собственных прикладных отраслей.

Мы в GE убеждены, что концепция «цифровой двойник» является фундаментальной для цифровизации промышленности. Эта технология помогает всем - от операторов промышленных предприятий до топ-менеджеров - понять, как повысить надежность оборудования и увеличить эффективность производства. Именно с появлением и развитием цифровых двойников GE начала свою цифровую трансформацию, а также вышла на международный рынок промышленных цифровых технологий.

Книга «Цифровые двойники. Анализ, тренды, мировой опыт» прекрасно описывает эволюцию цифровых двойников, а также технологии, которые лежат в их основе. В настоящее время нет единого определения двойников, поэтому важно рассмотреть многообразие подходов, что в книге было сделано высокопрофессионально. Мы благодарим авторов за глубокий анализ и уверены, что книга займет достойное место в мировой литературе по цифровизации промышленности.

Хочу сказать, что я давно не сталкивался с таким интересным и емким изложением вопросов цифровых технологий. Это «настольная» книга для любого, чья деятельность так или иначе связана с теоретическими и практическими вопросами цифровизации и цифровой трансформации, причем независимо от отрасли.

Что такое «цифровой двойник» (ЦД)? Неоднозначность термина и разная его трактовка специалистами часто заводят в тупик дискуссии вокруг него. Книга раскрывает понятие ЦД через призму времени и различные точки зрения в его трактовке, в том числе в разных отраслях. Авторы обращают внимание читателя на тот факт, что сам термин ЦД еще незрелый и его эволюция полностью не завершена. Продолжаться она будет вместе с развитием существующих и возникновением новых технологий.

Авторы проанализировали большой объем первоисточников – отечественных и зарубежных статей, что позволяет говорить о книге как о научном исследовании.
Вместе с тем книга безусловно будет хорошим помощником для специалистов в практической деятельности, в реальных проектах, в бизнесе. В частности, при разработке концепций новых изделий с использованием технологий ЦД. В этом вопросе авторы обращают внимание читателей на необходимость всегда помнить о рынке и потребителе, акцентироваться на маркетинге, разрабатывать эффективную рыночную модель и бизнес-модель продвижения продукта на рынок.

Подробное рассмотрение автором текущей ситуации на рынке ЦД, а также примеры и опыт использования технологий ЦД в разных отраслях дают возможность сформировать целостный взгляд с учетом разных аспектов применения ЦД при решении прикладных задач.

Если кратко резюмировать, то я бы назвал книгу профессиональным исследовательским трудом для широкой аудитории специалистов, в котором емко описана текущая «картина мира» цифровых двойников через взаимосвязь теории и практики в разных областях, воедино соединены вопросы науки, бизнеса и жизни.

Акционерное общество «Национальное Бюро Информатизации» (АО «НБИ») выражает вам свое уважение и благодарность за проделанную работу.

Книга «Цифровой двойник. Анализ, тренды, мировой опыт» произвела на нас большое впечатление. Она содержит в себе всеобъемлющее актуальное исследование проблем создания цифровых двойников, которое помогает справиться со сложностями применения прикладного программного обеспечения в различных отраслях промышленности.
Наша компания имеет многолетний опыт по созданию математических моделей ТЭС (цифровых двойников), таким образом, нам сложно переоценить их важнейшую роль в повышении маржинальной прибыли генерирующих компаний и промышленных предприятий.

Мы рады, что опыт АО «НБИ» был полезен. Книга содержит в себе уникальные материалы, которые свидетельствуют о том, что направление, в котором продвигается наша компания, совпадает с мировыми трендами. По мере развития информационных технологий, их нарастающего сближения и интеграции с объектами производства, происходит осознание того, что создание цифровых моделей является важнейшим фактором развития производственных предприятий.

Книга может быть полезна как исследователям для построения онтологии предметных областей, связанных с цифровыми двойниками и математическим моделированием, так и специалистам-практикам, которые внедряют уже готовые решения. В настоящее время ощущается острая потребность в создании единого терминологического базиса знаний, как о цифровых двойниках, так и о математическом моделировании в производственных отраслях промышленности в целом. В свою очередь, книга отвечает на многие вопросы, которые встают перед предприятиями в рамках цифровизации бизнес-процессов.