Цифровые двойники — это не просто технологический тренд, а реальный инструмент, который уже сегодня меняет промышленность.

 

Цифровые двойники помогают прогнозировать качество продукции, предотвращать аварии и оптимизировать производственные процессы. Как цифровые двойники становятся ключевым элементом «умных» заводов, почему они так важны для будущего промышленности и как их внедрение меняет подход к управлению производством, рассказывает Максим Милков, эксперт по искусственному интеллекту, лидер ИИ-направления Softline Digital (ГК Softline).

 

 

Заводы будущего уже здесь

 

 

Когда мы говорим о заводах, многие представляют себе огромные цеха, гудящие станки и людей в спецодежде, которые управляют сложными процессами. Но современное производство — это уже не просто механизмы и человеческий труд. Это сложные системы, где каждый шаг, от загрузки сырья до выпуска готового продукта, может быть оптимизирован с помощью искусственного интеллекта. И ключевым инструментом в этом процессе становятся цифровые двой­ники.
Цифровой двой­ник — это виртуальная копия реального производственного процесса или оборудования. 
Он позволяет моделировать, анализировать и оптимизировать процессы, не вмешиваясь в реальное производство. Но как это работает? Почему это важно? И как цифровые двой­ники меняют промышленность? Давайте разберемся.

 

 

 

Что такое цифровой двой­ник и зачем он нужен?

 

Представьте, что у вас есть завод, где производят автомобили или перерабатывают нефть. Все процессы на таком заводе — это цепочка операций, которые можно описать математически. Цифровой двой­ник позволяет создать точную компьютерную модель этой цепочки.
Зачем это нужно? Во-первых, чтобы экспериментировать. Например, если вы хотите проверить, как изменение температуры повлияет на качество продукта, вы можете сделать это в цифровом двой­нике, не рискуя испортить реальную партию. Во-вторых, чтобы оптимизировать. Цифровой двой­ник помогает находить оптимальные параметры производства, минимизируя затраты и максимизируя качество.
Но самое главное — цифровые двой­ники позволяют прогнозировать. Они могут предсказывать качество продукта, состояние оборудования и даже вероятность аварий. Это особенно важно на производствах, где каждая минута простоя обходится в миллионы.

 

 

Как создаются цифровые двой­ники?

 

Создание цифрового двой­ника — это сложный процесс, который требует как инженерных знаний, так и современных технологий. Есть два основных подхода:
1. «Белый ящик»
Этот подход основан на инженерных знаниях о процессе. Мы берем формулы, описывающие физические и химические законы, и строим модель, которая максимально точно отражает реальный процесс. Например, если это нефтепереработка, мы прописываем все реакции, тепловые балансы, расход сырья.
Плюс этого подхода в том, что модель полностью прозрачна. Инженеры понимают, как она работает, и могут вносить изменения. Но есть и минусы: такой подход требует огромных усилий и не всегда учитывает реальные условия производства.
2. «Черный ящик»
Здесь мы используем данные с датчиков, которые собираются на производстве годами. С помощью машинного 
обучения мы находим закономерности в этих данных и строим модель, которая предсказывает поведение системы.
Этот подход проще и быстрее, но у него есть свои риски. Если данные недостаточно качественные, модель может давать неточные прогнозы.
Часто используется гибридный подход, где часть процессов описывается формулами, а часть — машинным обучением. Это позволяет создать максимально точную модель.

 

 

Как цифровые двой­ники помогают на практике?

 

Цифровые двой­ники решают множество задач на производстве. Вот несколько примеров:
1. Прогнозирование качества продукта
На многих производствах качество продукта проверяют в лаборатории, и результаты приходят с задержкой. Цифровой двой­ник может в реальном времени предсказывать качество продукта, основываясь на данных с датчиков. Это помогает операторам быстрее реагировать и корректировать процесс.
2. Предотвращение аварий
Цифровой двой­ник может уловить аномалии в работе оборудования и предупредить оператора о возможной поломке. Это позволяет предотвратить аварии и минимизировать простои.
3. Оптимизация производства
С помощью цифрового двой­ника можно находить оптимальные параметры производства. Например, как увеличить выпуск продукции, минимизировав при этом расход энергии или сырья.

 

 

Цифровые советчики: помощники для операторов

 

Один из самых интересных сценариев использования цифровых двой­ников — это создание цифровых советчиков. Это системы, которые анализируют текущее состояние производства и предлагают оператору оптимальные управляющие воздействия.
Например, советчик может сказать: «Снизь температуру на три градуса, чтобы улучшить качество продукта и снизить расход газа». Но важно, чтобы такие рекомендации были не просто командами, а объяснялись. Оператор с многолетним опытом должен понимать, почему система предлагает именно такое решение.
Это повышает доверие к технологии. Ведь если операторы воспринимают систему как помощника, а не как конкурента, она действительно приносит пользу.

 

 

Вызовы внедрения цифровых двой­ников

 

Несмотря на все преимущества, внедрение цифровых двой­ников — это сложный процесс. Вот основные вызовы:
1. Точность модели
Если двой­ник плохо аппроксимирует реальный процесс, его рекомендации будут бесполезны или даже вредны. Поэтому важно постоянно дорабатывать модель, учитывая новые данные.
2. Интеграция с существующими системами
На многих заводах уже есть автоматизация, и цифровой двой­ник должен seamlessly (бесшовно — англ.) встроиться в эту экосистему.
3. Человеческий фактор
Люди должны понимать, как работает система, и доверять ей. Это требует обучения и прозрачности в объяснении решений.

 

 

Заключение: Будущее промышленности

 

Цифровые двой­ники — это не просто модное слово, а реальный инструмент, который уже сегодня меняет промышленность. Они помогают снижать затраты, повышать качество продукции и делать производство безопаснее.
В будущем мы увидим еще больше примеров того, как цифровые двой­ники становятся ключевым элементом «умных» заводов. Они будут не просто советчиками, а полноценными управляющими системами, которые оптимизируют процессы, минимизируют затраты и предотвращают аварии практически без участия человека.
И это только начало. Цифровые двой­ники могут применяться не только на заводах, но и в энергетике, транспорте, медицине — везде, где есть сложные процессы, которые можно оптимизировать.

 

Источник журнал "РИТМ машиностроения" № 2-2025