Современная электроника №8/2022

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 34 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2022 Применение цифровых двойников в промышленности Рис. 1. Иконка цифрового двойника Рис. 2. Создание составного цифрового двойника Рис. 3. Связь между цифровыми двойниками в композиции Эта статья представляет собой практическое руководство по цифровым двойникам, включая определение термина, описание преимуществ, архитектуры, а также необходимых для их реализации элементов. Продемонстрирована связь между системой промышленного Интернета вещей (IIoT) и её двойником с вариантами использования. Система составных цифровых двойников Один Масштаб и объём Композиция Один Несколько Много Составной цифровой двойник Отдельный цифровой двойник Неделимая/атомарная сущность Иерархическая композиция Ассоциативная композиция Одноранговая композиция Оборудование Трубопровод Конвейер Конвейер Товар Оборудование Компонент Сомайе Малакути, Питер Ван Шалквик, Биргит Босс, Челлури Рам Састри (Industrial Internet Consortium) Определение цифрового двойника от IIC Цифровой двойник – это формаль- ное цифровое представление некото- рого актива, процесса или системы, которое фиксирует атрибуты и пове- дение этого объекта, подходящие для передачи, хранения, интерпретации или обработки в определённом кон- тексте. Информация о цифровом двойнике включает, помимо прочего, комбина- ции следующих категорий: ● физическая модель и данные; ● аналитические модели и данные; ● данные временны ' х рядов и ПО, их упорядочивающее; ● транзакционные данные; ● основные данные; ● наглядные модели; ● расчёты. Значок на рис. 1 отражает несколь- ко аспектов цифрового двойника. Он используется на протяжении всей ста- тьи для изображения цифрового двой- ника. Отношения между цифровыми двойниками в системах Уровень абстракции цифрового двойника таков, что он соответству- ет тем вариантам использования, для которых этот цифровой двойник пред- назначен. Дискретный цифровой двойник – это единая сущность, которая самодоста- точна без необходимости дальнейше- го разбиения на цифровые двойники более низкого уровня. Например, редук- тор или двигатель шаровой мельницы в горнодобывающей промышленно- сти можно контролировать и созда- вать отчёты на этом же уровне объекта. Сборка дискретных цифровых двойни- ков для создания составного цифрово- го двойника показана на рис. 2 в виде вертикального расширения, описыва- ющего увеличение состава от одного до множества объектов. Составной цифровой двойник – это комбинация дискретных цифровых двойников, которая представляет объ- ект, состоящий из нескольких отдель- ных компонентов или частей. Компо- зиция может иметь место на разных уровнях. Например, производственная ячейка – это составной объект, цифро- вой двойник которого состоит из циф- ровых двойников устройств внутри производственной ячейки. Весь завод представляет собой систему, цифровой двойник которой состоит из несколь- ких составных цифровых двойников. Как показано на рис. 3, отношения между цифровыми двойниками в ком- позиции могут быть следующими. ● Иерархический: как и их реальные аналоги, набор цифровых двойни- ков компонентов может быть собран в цифровой двойник оборудования, набор цифровых двойников обору- дования может быть собран в циф- ровой двойник производственной линии, набор цифровых двойников производственной линии может быть собран в заводской цифровой двой- ник и так далее. ● Ассоциативный: между цифровыми двойниками существуют ассоциации, как и у их реальных аналогов. Циф- ровой двойник газопровода связан с цифровыми двойниками оборудова- ния добычи и потребления газа. ● Одноранговые: одноранговые отно- шения наблюдаются в группе обору- дования одного или подобных типов, выполняющего одинаковые или по- хожие функции. Общий эффект все- го оборудования представляет собой простую сумму эффектов, производи- мых каждым элементом оборудова- ния. Например, на ветряной электро- станции группа двигателей ветряной турбины образует композитный циф- ровой двойник ветряной турбины.