Современная электроника №1/2022

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 66 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 1 2022 го обучения диагностической системы для каждого класса технических состо- яний формируются эталоны. С помо- щью передовых алгоритмов ПРАНА в реальном времени сравнивает состо- яние оборудования с эталонной моде- лью и определяет различия между ними. При обнаружении какой-либо аномалии система ПРАНА автомати- чески идентифицирует её в дефект с помощьюмодели нейронной сети, обу- ченной на таблице дефектов [12]. КОМПАКС – это комплекс программ- но-аппаратных средств для автомати- ческой вибродиагностики и непре- рывного мониторинга состояния оборудования. Разрабатывается НПЦ «Динамика» (г. Омск) с 1992 года и включает в себя следующие средства [14]: переносная вибродиагностическая система Compacs-micro; комплекс стен- довых систем для повышения качества динамического оборудования; диагно- стическая сеть Compacs-Net для пере- дачи и визуализации информации о текущем техническом состоянии обо- рудования. Система вибродиагностики КОМПАКС обеспечивает в автоматиче- ском режиме диагностику, мониторинг и прогноз технического состояния агрегатов (расчёт остаточного ресурса) с выдачей рекомендаций обслуживаю- щему персоналу по неотложным дей- ствиям для предотвращения развития аварийных ситуаций, отказа и остано- ва оборудования. Будущее цифровых двойников Цифровые двойники базируются на целом ряде технологий, которые постоянно эволюционируют. К таким технологиям относятся: методы сбора, передачи и обработки данных, матема- тические модели физических процес- сов, а также высокопроизводительные вычислительные средства, используе- мые для проведения расчётов (моде- лирования) на основе этих моделей. Поэтому будущее цифровых двойни- ков напрямую зависит от роста возмож- ностей этих технологий. Алгоритмы искусственного интел- лекта и машинного обучения, с кото- рыми работают цифровые двойники, требуют огромных объёмов данных. Но зачастую на производстве данные с датчиков теряются, искажаются или собираются непоследовательно. Поэ- тому вопрос развития необходимой инфраструктуры и трансформации подхода к управлению данными явля- ется важным в контексте сокращения времени окупаемости новых техноло- гий в будущем. Даже в тех случаях, когда цифровые двойники создаются для моделирования совершенно новых процессов, систем или устройств, не всегда возможно в нужных местах разместить все необхо- димые контрольно-измерительные при- боры и датчики. В случае с химически- ми и биологическими реакциями или в экстремальных условиях (например, высокие температурыи давление) изме- рить характеристики непосредственно самого процесса может оказаться невоз- можно. В результате приходится полу- чать данные опосредованно или опи- раться на те характеристики, которые можно измерить. Учитывая, что стои- мость датчиков снижается и приобре- сти их уже не проблема, какое их чис- ло можно считать достаточным? Анализ издержек и потенциальной выгоды будет иметь критически важное значе- ние в будущем. Так, современные ави- ационные двигатели можно оснастить тысячами и даже десятками тысяч дат- чиков, генерирующих терабайты дан- ных каждую секунду. Однако в большин- стве случаев при наличии детальной и точной системной модели, воспроизво- дящей работу электрических и гидрав- лических систем самолета, требуется лишь небольшое количество правиль- но расположенных датчиков для полу- чения ключевых входных и выходных данных. Следовательно, в ближайшие годы будет продолжаться активное раз- витие средств математического и имита- ционного моделирования, а также рост доступных вычислительных ресурсов для моделирования в режиме реально- го времени. При этом качественный ска- чок быстродействия вычислительных систем возможен только при переходе на квантовые вычисления. Также в ближайшие годы расширится область применения цифровых двой- ников. В логистике, производстве и цепочках поставок цифровые двойни- ки в сочетании с технологией машин- ного обучения и расширенными воз- можностями сетевого подключения, такими как 5G, будут всё больше отсле- живать, контролировать, направлять и оптимизировать потоки товаров по все- му миру. Возможность в реальном вре- мени отслеживать местоположение и условия, в которых содержится товар (температура, влажность и т.д.), будет считаться нормальной практикой. Организации, переходящие от про- дажи продуктов к продаже продук- тов вместе с услугами или в качестве услуг, первыми исследуют новые воз- можности использования цифровых двойников. Подключение цифрового двойника к встроенным датчикам и использование получаемых с помощью него данных для финансового анали- за и прогнозирования открывают воз- можности для дополнительных продаж, получения более точных и оптимизи- рованных прогнозов, а также оптими- зации ценообразования. Например, так компании могут отследить повышен- ный износ оборудования и предло- жить дополнительные варианты гаран- тии или технического обслуживания. В таких отраслях, как сельское хозяй- ство, транспорт, аренда интеллектуаль- ных коммерческих зданий, компании могут продавать как услугу объём про- изводства / объём перевозки / моточа- сы и т.п. По мере роста возможностей и усложнения технологий всё больше компаний будут искать новые страте- гии монетизации продуктов и услуг по образцу цифровых двойников. В перспективе для полной реализа- ции потенциала цифровых двойни- ков может потребоваться интеграция систем и данных всех производствен- ных экосистем. Создание цифровой модели полного жизненного цикла клиента или цепочки поставок, которая включала бы не только поставщиков первого уровня, но и их поставщиков, могло бы позволить компаниям видеть процессы на макроуровне. Однако вме- сте с тем такой подход потребует вклю- чения внешних субъектов в цифровые экосистемы внутренних процессов. Долгое время развитию и промыш- ленному применению технологии циф- ровых двойников мешало отсутствие соответствующих стандартов. Одна- ко в сентябре 2021 года Россия пер- вой в мире утвердила стандарты в области цифровых двойников. Соот- ветствующий документ с названием «Численное моделирование» – ГОСТ Р 57700.37-2021 «Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники изделий. Общие положения» одобрен Росстандартом и вступит в силу 1 янва- ря 2022 года. Национальный стандарт в области цифровых двойников изделий будет распространяться только на изде- лия общего машиностроения, но при необходимости на его основе в даль- нейшем могут быть разработаны стан- дарты, устанавливающие требования к цифровым двойникам изделий других отраслей промышленности [10].