Все, что нужно знать о цифровых близнецах

• Бизнес
• 24 сентября 2025

Сумет Тхаккар

Вы когда-нибудь задумывались о том, чтобы предвидеть будущее и ориентироваться в своем бизнесе в правильном направлении? Если вы еще не сделали этого, как технический директор, пришло время узнать о технологии цифровых двойников, как она может изменить способ работы бизнеса и как использовать? Цифровые двойные сервисы И этот блог приведет вас туда.

Цифровые двойники - это цифровые копии физической системы, объекта, человека или процесса. Они используют датчики IoT, ИИ, расширенную реальность (XR) и облачные вычисления, а также накапливают данные из процессов или активов для реконструкции цифровых данных. Они позволяют в режиме реального времени контролировать и обрабатывать в разных отраслях, например, применять технологии. Цифровые технологии-близнецы в умных городах, здравоохранение, автомобильная промышленность и многое другое.

С данными в реальном времени и динамически развивающимися данными компании могут планировать и готовить себя в соответствии с требованиями, выводя их на новые высоты. Этот блог состоит из всего, что ИТ-директора должны знать о цифровых близнецах и их удобстве для роста бизнеса. Он включает в себя введение в цифровых близнецов, их основные аспекты, реальные варианты использования, выбор технологий и способы их реализации для получения максимальной выгоды.

Что такое цифровая технология Twin?

Цифровой двойник — это виртуальная копия физического продукта, процесса, объекта, актива, системы или человека, контекстуализированная в цифровой версии его реальной среды.У них есть различные варианты использования, которые включают в себя прогнозную аналитику, планирование, разработку продукта, тестирование, обучение сотрудников и многое другое.

Цифровые двойники собирают данные из реальных процессов или активов с помощью датчиков IoT для реконструкции цифровых данных. Это позволяет в реальном времени моделировать, контролировать и оптимизировать различные процессы в организации.

Это позволяет предприятиям просто инициировать сценарии «что, если», помещая любой актив или продукт в конкретный сценарий с намерением получить информацию и ценные результаты. Используя эти идеи, они могут знать, что делать дальше, максимизировать эффективность, минимизировать потребление энергии и предсказать срок службы компонента или продукта.

Почему ИТ-специалисты должны знать о технологии цифровых двойников?

Для технологических лидеров, таких как ИТ-директора, концепция цифрового двойника — это не просто технологический тренд; это стратегический инструмент прогнозирования, инноваций, операционной эффективности и устойчивости на предприятии. Поэтому им нужно понять, как эта конвергенция будет формировать будущее технологической стратегии, чтобы максимально использовать свою бизнес-инициативу.

Основные аспекты цифровых близнецов

Существует три аспекта цифровых двойников: сбор данных, моделирование данных и применение данных.

1.Приобретение данных

Приобретение данных включает в себя процесс накопления данных в реальном времени из физических активов с помощью датчиков IoT, устройств или периферийных вычислительных систем. Эти датчики встроены в оборудование, машины или инфраструктуру для захвата важных точек данных, включая:

• Потребление энергии: Использует датчики IoT и интеллектуальные счетчики для мониторинга энергопотребления, обнаружения аномалий и оптимизации эффективности. 
• Давление: Датчики давления помогают измерять уровень жидкости или газа для оптимизации безопасности и производительности системы. 
• Температура: Использует инфракрасные камеры и тепловые датчики для отслеживания изменений тепла, предотвращая перегрев при обеспечении стабильности.
• Вибрация: Использует датчики вибрации и акселерометры для анализа механических движений, предвосхищая сбои в упреждающем обслуживании.
• Экологические условия: Накопляет данные с датчиков IoT и метеостанций для оценки качества воздуха, влажности и воздействия погоды на операции.

Например, в обрабатывающей промышленности датчики IoT крепятся к машинам и постоянно контролируют показатели производительности, в то время как в здравоохранении носимые устройства контролируют жизненные показатели пациентов, такие как частота сердечных сокращений, уровень кислорода и т. Д. Данные, накопленные из этих источников, передаются на локальные или облачные серверы для дальнейшей обработки.

2. Моделирование данных

Моделирование данных включает в себя разработку цифрового представления или цифрового двойника, имитирующего поведение, структуру и функциональность физического актива или системы. Процесс моделирования данных включает в себя:

• Физика на основе моделей для моделирования реального поведения.
• Математические модели для определения динамики производительности.
• 3D моделирование для визуальной структуры.

Например, в автомобилестроении цифровые двойные модели двигателя имеют тенденцию воспроизводить то, как он реагирует на изменения давления, тепла и нагрузки. Сама модель часто обновляется реальными данными, гарантируя, что она ведет себя как ее физический аналог.

3.Применение данных

Следующим аспектом цифрового двойника является применение данных, которое включает использование искусственного интеллекта, машинного обучения и расширенной аналитики для:

• Интенсивно анализировать закономерности в накопленных данных.
• Предвидеть такие результаты, как неэффективность производительности или отказ оборудования.
• Рекомендуя корректировку в соответствии с данными для оптимизации производительности.

Например, в ветровой турбине прогнозная аналитика прогнозирует износ лопастей и позволяет проводить упреждающее техническое обслуживание при сокращении простоев. В умных городах данные на основе ИИ, как правило, оптимизируют поток трафика, а также потребление энергии.

Цифровые симуляции близнецов: чем они отличаются?

Как цифровые близнецы, так и симуляции используют цифровые модели для репликации различных процессов системы; однако они отличаются во многих аспектах. Масштабируемость является одним из ключевых различий между цифровым близнецом и симуляцией. Моделирование обычно изучает 1 конкретный процесс, в то время как цифровой близнец выполняет любое количество симуляций для изучения различных процессов.

Моделирование, в общем, не выигрывает от использования данных в реальном времени, в то время как цифровые двойники разработаны специально вокруг двустороннего потока информации. Это происходит, когда датчики объектов предоставляют соответствующие данные в систему, и снова, когда идеи, разработанные процессором, делятся с исходным объектом.

Часто обновляемые данные из разных аспектов в сочетании с добавленной вычислительной мощностью, сопровождающей виртуальную среду, позволяют цифровым двойникам изучать проблемы и препятствия с гораздо большей точки зрения, чем стандартное моделирование.

Читайте также: Цифровые двойники и реальные примеры в разных отраслях

Роль и обязанности технического директора в развитии цифровых близнецов

Главный технический директор (CTO) играет важную роль в успешном развитии цифровых двойников и непрерывном масштабировании. Их роли и обязанности пересекают соответствующий технологический выбор, создание стратегии, безопасность и лидерство, обеспечивая, чтобы цифровые двойные решения приносили ожидаемую ценность для бизнеса. 

Совмещение цифровых инициатив-близнецов с бизнес-целями

Технические директора отвечают за обеспечение принятия цифрового двойника в соответствии со стратегическими целями организации, которые включают повышение эффективности, снижение затрат и инновации. Это включает в себя тесное сотрудничество с ИТ-директорами, генеральными директорами и бизнес-подразделениями, чтобы привести моделирование на основе ИИ в соответствие со стратегическими приоритетами.

Они выявляют ключевые бизнес-вопросы и демонстрируют, как цифровые двойники могут повысить эффективность, снизить затраты и улучшить принятие решений. ИТ-директора, как правило, определяют KPI с целью измерения влияния внедрения цифровых двойников в организации.

Прогнозирование тенденций отрасли и оценка новых технологий

Эти специалисты опережают отраслевые тенденции и оценивают новые технологии, такие как AI / ML, IoT, облачные вычисления, 5G, краевые вычисления, блокчейн и симуляционное моделирование. Это помогает им понять, как новые технологии могут расширить компетенции цифровых двойников.

Технические директора интегрируют передовой ИИ и аналитику и обеспечивают конкурентоспособность своей компании в бизнес-ландшафте.

Развитие инноваций и ведущих команд

Технические директора поощряют НИОКР в области ИИ/МЛ и прогностического моделирования и способствуют развитию культуры инноваций в области внедрения цифровых двойников в своей организации. Они возглавляют кросс-функциональные команды, в состав которых входят инженеры, бизнес-аналитики и отраслевые эксперты. Это позволяет этим лицам, принимающим решения, стимулировать инновации и обеспечить превосходное внедрение цифровых двойников в своей организации.

Контроль за техническим развитием, интеграцией и масштабируемостью

Руководители по технологиям руководят архитектурой, разработкой и развертыванием решений цифровых двойников. Они обеспечивают высокую надежность, масштабируемость и хорошую интеграцию технической архитектуры цифрового двойника с существующими системами, такими как ERP, CRM и IoT-устройства.

Эти бизнес-лидеры контролируют жизненный цикл разработки цифровых двойников и обеспечивают бесперебойный поток данных, аналитику в реальном времени и совместимость систем. Более того, они также удостоверяются, что решения цифровых двойников обрабатывают непрерывное масштабирование объемов данных и расширение бизнеса.

Обеспечение управления данными и безопасности

Технические директора отвечают за управление безопасностью данных, целостностью и стратегиями соответствия. Они внедряют протоколы кибербезопасности и шифрование и оценивают механизмы контроля, защищают конфиденциальные данные и обеспечивают соблюдение отраслевых правил, таких как GDPR, HIPAA, ISO 27001 и т. Д. Таким образом, они помогают создавать высокопроизводительные цифровые двойные модели для бесперебойной работы бизнеса.

Управление организационной готовностью и изменениями

Технические директора возглавляют инициативы по цифровой трансформации, обеспечивая, чтобы команда была хорошо обучена, вовлечена и адаптируется к недавно внедренной технологии цифровых двойников. Они обучают сотрудников и заинтересованных сторон ценности цифровых двойников, обеспечивают безопасность исполнительной покупки и управляют сопротивлением изменениям внутри компании.

Коммуникация и адвокатура заинтересованных сторон

Технические директора выступают за внедрение цифровых двойников для ключевых заинтересованных сторон, включая ИТ-директоров, генеральных директоров, инвесторов и регулирующие органы. Они представляют бизнес-кейсы, показатели успеха и долгосрочные прогнозы рентабельности инвестиций, давая им знать, насколько эффективным будет инициирование для организации.

Они представляют прогресс и результаты руководителям, членам совета директоров и инвесторам и продолжают взаимодействовать с партнерами, регулирующими органами и лидерами отрасли для масштабирования стратегии цифрового двойника в соответствии с рыночным спросом.

Реальные примеры успешной реализации цифровых двойников

Существует множество примеров, но вот несколько примеров, когда цифровые двойники работают в таких отраслях, как здравоохранение, автомобилестроение и сельское хозяйство:

1.Здравоохранение: Медицинская визуализация частной больницы Mater 

Mater Private Hospital, ведущая частная больница в Ирландии, использует цифровой двойник и доказала исключительную разницу в результате. Решение создает виртуальные копии пациентов, устройства визуализации и рабочие процессы и помогает поставщику медицинских услуг принимать оптимизированные решения, снижая затраты и улучшая результаты лечения пациентов.

Воздействие:

• Увеличение использования оборудования: Использование МРТ увеличилось на 32%, а использование КТ увеличилось на 26 процентов.1.
• Более короткое время ожидания для пациентов: Сокращение на 25 минут для МРТ и 13 минут для КТ.
• Снижение затрат на персонал: 50 минут меньше сверхурочной оплаты МРТ в день, что составляет до 9500 евро в год.
• Точная диагностика: Более быстрый и точный диагноз приводит к раннему выявлению заболеваний и оптимизированному уходу за пациентами.

2.Автомобиль: Умное производство BMW

Мировой лидер в автомобилестроении BMW использует технологию цифровых двойников, включая датчики AI и IoT, что позволяет оптимизировать производство, улучшить дизайн автомобиля и расширить контроль качества. Все производственные площадки были захвачены в 3D-сканировании, создавая цифровой двойник, позволяющий им проходить через любое место в любое время, в режиме реального времени.

Она реалистично воссоздает производственную линию с машинами и людьми и позволяет сотрудникам погружаться в рабочее место, надевая очки виртуальной реальности, захватывая их в цифровом виде и оптимизируя по мере необходимости. Результат: сразу становится очевидным, где в производственной цепочке все еще нужны действия в реальности. Это экономит значительное время и усилия.

Воздействие:

•  Видимость в реальном времени: Цифровые двойники сразу же показывают, где еще требуется действие в производственной цепочке. 
• Время и экономия средств: Это помогает BMW экономить драгоценное время и усилия, что приводит к оптимизации производства автомобилей. 
• Сокращение времени простоя: Прогнозное обслуживание цифровыми близнецами способствует значительному сокращению простоев машины.

Цифровизация делает возможным высокий потенциал эффективности и большую экономию: «Наука о данных, искусственный интеллект и виртуализация делают BMW iFACTORY цифровым».

Милан Неделькович, член правления BMW AG, Production (09/21)

Как выбрать правильные инструменты и технологии для цифрового двойника

Помимо всего вышесказанного, ОДКБ отвечают за правильный выбор инструментов и технологий для разработки цифровых двойников. Вот некоторые важные инструменты и технологии, которые ОДКБ должны предпочесть для правильной реализации цифровых двойников в своих организациях:

Сбор данных и IoT-устройства

Основой успешного цифрового двойника являются данные, которые он использует для репликации реальных условий. Технические директора должны использовать правильные устройства и датчики IoT для сбора данных в режиме реального времени. Ниже приведены ключевые технологии, помогающие захватывать данные в режиме реального времени с высокой точностью из физических активов для цифровых двойников:

• Датчики IoTТемпература, давление, вибрация, влажность и датчики движения, такие как Bosch BME280 и Honeywell MIP Series.

Интеграционные платформы и Middleware

Когда данные собираются, они должны быть подключены к системе цифровых двойников, и именно здесь вступают в игру промежуточное ПО и платформы интеграции. Они обеспечивают бесперебойный поток данных между устройствами IoT и моделями цифровых двойников. Они помогают управлять различными форматами данных и протоколами связи и обеспечивают синхронизированные и доступные данные.

Решения для промежуточного программного обеспечения обеспечивают дополнительные функции, такие как обработка ошибок и фильтрация данных, необходимые для поддержания целостности данных, используемых в цифровых двойниках. Ниже приведены инструменты и технологии, которые ИТ-директора должны рассмотреть для бесшовной интеграции:

• Сообщение брокеровRabbitMQ, EMQX и Kafka — это правильные решения для потоковой передачи данных в реальном времени.
• API шлюзыЧтобы интегрировать цифровых двойников с ERP, CRM и MES системами, Kong, Amazon API Gateway подходит.
• Стандарты функциональной совместимостиCTO должны выбрать OPC UA и REST API для обеспечения кроссплатформенной совместимости.

Аналитика данных и программное обеспечение визуализации

Инструменты анализа данных и визуализации необходимы для извлечения действенных идей от цифровых близнецов. Они анализируют данные от цифровых близнецов, определяют тенденции, предвосхищают результаты и соответствующим образом оптимизируют процессы.

Они обеспечивают географическое представление данных и моделирование, позволяя заинтересованным сторонам понимать даже сложную информацию и принимать обоснованные решения на основе данных. Компания по визуализации данных Чтобы облегчить процесс.

Техническим директорам следует рассмотреть следующие инструменты для обработки и визуализации данных о цифровых двойниках для понимания и принятия решений:

• Big Data и AI AnalyticsTensorFlow, Azure Machine Learning и IBM Watson отлично подходят для предиктивного обслуживания и обнаружения аномалий.
• 3D визуализация и цифровые панели двойников: Unity, Unreal Engine и Siemens Teamcenter для мониторинга активов в режиме реального времени.
• Геопространственная карта: CesiumJS и ESRI ArcGIS для цифровых близнецов городского масштаба.

Программное обеспечение для моделирования и инструменты моделирования

Программное обеспечение моделирования создает и манипулирует виртуальными моделями, делая их значимыми. Они используют алгоритмы, направленные на обработку данных и моделирование различных сценариев и результатов. Технические директора должны выбрать программное обеспечение для моделирования, которое не только проводит сложные моделирования, но и масштабирует их, когда масштабы бизнеса масштабируются.

Ниже приведены типы программного обеспечения для моделирования, которые ИТ-директора должны рассмотреть для создания виртуальных моделей, которые воспроизводят поведение физических активов в реальном мире:

• Вычислительная динамика жидкостей (CFD) и анализ конечных элементов (FEA): ANSYS и COMSOL для моделирования на основе физики.
• Цифровая симуляция близнецовMATLAB Simulink и AnyLogic для оптимизации процессов.
• 3D-моделирование и CAD-программы: SolidWorks и PTC Creo для разработки цифровых двойных активов.

Облачные решения и хранение

Технические специалисты должны выбрать облачные платформы, которые предлагают отличную безотказную работу, повышенную гибкость и обширные вычислительные ресурсы. Эти платформы оснащены встроенными функциями безопасности, которые делают их отличными для поддержки обширных потребностей в данных цифровых двойников.

Ниже приведены некоторые из инструментов, которые ИТ-директора должны выбрать для обеспечения масштабируемого хранения, исключительной вычислительной мощности и удаленного доступа для операций с цифровыми двойниками:

• Облачные платформы: AWS IoT TwinMaker, Microsoft Azure Digital Twins
• Edge Computing: NVIDIA Jetson, Dell Edge Gateway для обработки в режиме реального времени вблизи активов.
• Распределенные базы данных: MongoDB и Apache Cassandra обрабатывают огромные потоки данных IoT.

Технологии безопасности

Надежная безопасность имеет первостепенное значение для защиты критически важных данных в цифровых двойниках. Она включает в себя технологии шифрования, которые помогают защитить данные в пути и в покое, а также передовые меры кибербезопасности, такие как системы обнаружения вторжений и брандмауэры. Они защищают цифровых двойников от внешних угроз и обеспечивают соблюдение требований защиты данных.

ИТ-директорам следует выбрать следующие инструменты и технологии для защиты конфиденциальных данных и предотвращения киберугроз при обеспечении соблюдения требований.

• Платформы безопасности IoT: AWS IoT Device Defender и Palo Alto Networks для защиты конечных точек.
• Блокчейн для безопасных транзакций: Hyperledger и Ethereum для неизменяемых записей.
• Архитектура нулевого доверия (ZTA): Microsoft Entra (ранее Azure AD) для обеспечения цифрового двойного контроля доступа.

Используйте MindInventory для развертывания надежных цифровых решений-близнецов

Ожидается, что глобальный рынок цифровых двойников достигнет $259,32 млрд. К 2032 году, что свидетельствует о его огромном внедрении в различных отраслях, и ваш бизнес не должен упускать возможность использовать его. Как ведущая компания по разработке цифровых двойников, MindInventory помогает компаниям с комплексными услугами по разработке программного обеспечения для цифровых двойников.

Обладая более чем 14-летним опытом, мы преуспели в разработке цифровых двойников от интеграции IoT до синхронизации данных, развертывания облачных и краевых технологий и т. Д. Более того, мы предоставляем полные решения для цифрового двойного консалтинга, позволяющие вам прояснить свои идеи до внедрения.

Наши разработчики Unreal разработали Цифровой двойник для моделирования наводнения, позволяя администраторам быстро реагировать и планировать соответственно для непредвиденных сценариев наводнения.Если вы думаете о том, чтобы приукрасить свой бизнес цифровыми двойниками, чтобы использовать его истинный потенциал, мы здесь, чтобы предоставить вам правильные решения.

Неважно, являетесь ли вы поставщиком медицинских услуг, хотите ли вы создавать виртуальные копии пациентов или же вы из автомобильной промышленности, например BMW, готовы следить за своим рабочим пространством в цифровом виде; наши опытные разработчики цифровых двойников помогут вам создать надежные решения.

FAQ на цифровых близнецах