Понятия информационная модель и цифровой двойник сегодня все чаще и чаще используется специалистами в сфере проектирования, строительства и эксплуатации. Достаточно большое количество специалистов заявляет, что они работают над созданием цифровых двойников объектов капитального строительства, но, когда углубляешься в детали, понимаешь, что речь идет о 3D модели, которая входит в состав информационной модели и по факту ни о каком цифровом двойнике здесь речи не идет. Подобная ситуация сложилась по одной причине: цифровой двойник – это достаточно новый термин, который вошел в нашу жизнь не так давно и сегодня далеко не все понимают, что скрывается за данным определением.
На текущий момент есть огромное количество определений цифровых двойников, некоторые из них похожи, в то время как другие противоречат друг другу. Группа исследовательских центров из Великобритании – High Value Manufacturing Catapult (HVM Catapult) [1], в 2018 г. провела исследование, в соответствии с которым, было выявлено, что единого понимания среди опрошенных инженеров о том, что такое цифровой двойник нет.
В соответствии с результатами опроса, приведенными на Рисунке 1 видно, что большинство опрошенных (71%) связывают цифровых двойников с наличием физического актива. В целом это действительно так, ведь именно физическое представление позволяет управлять эксплуатацией объекта. При этом лишь 19% отметили потребность в уникальном физическом активе, который определяет уникальные условия эксплуатации, например, транслирует информацию, передаваемую датчиками о текущем состоянии оборудования, в том числе о необходимости в ремонте.
39% опрошенных отметили важность анализа данных, при этом 32% считают неотъемлемой частью цифрового двойника именно прогнозирование будущих событий.
Нельзя не отметить, что примерно половина опрошенных не представляет цифровой двойник без 3D модели (45%), причем лишь 5% заявили, что данная модель не требуется, оставшиеся 50% считают ее наличие полезным.
В соответствии с результатами опроса, приведенными на Рисунке 1 можно сделать вывод, что сложно сформулировать единое определение цифрового двойника на все случаи жизни, универсальное для все сфер деятельности. Или все-таки это не совсем так?
Чтобы хоть немного с этим разобраться предлагаю обратить внимание на классификацию цифровых двойников по уровням зрелость, предложенную авторами статьи «Leveraging Digital Twin Technology in Model-Based Systems Engineering» (Azad M. Madni, Carla C. Madni, Scott D. Lucero) [2]:
- Уровень 1. Пред цифровой (Pre-Digital Twin). Здесь речь идет о цифровой информационной модели, ключевое внимание в которой направлено на повышение качества принятия проектных/строительных решений и снижение рисков. На данном уровне физическая модель еще не создана.
- Уровень 2. Цифровой двойник (Digital Twin). На данном этапе существует несколько двойников: цифровая информационная модель и физический двойник. Причем, от физического двойника в цифровую информационную модель постоянно передаются данные о производительности, статусе технического состояния и обслуживания. Данные передаются автоматически, например, при помощи установленных датчиков.
- Уровень 3. Адаптивный цифровой двойник (Adaptive Digital Twin). На данном этапе на основе нейронной сети изучаются предпочтения людей-операторов в различных контекстах. Модели, используемые в цифровых двойниках данного уровня, постоянно обновляются в режиме реального времени на основе данных, извлекаемых из физического двойника. Цифровой двойник может поддерживать планирование в режиме реального времени и принимать решения во время операций, технического обслуживания и ремонта.
- Уровень 4. Интеллектуальный цифровой двойник (Intelligent Digital Twin). На данном уровне цифровой двойник может распознавать шаблоны и объекты, встречающиеся в операционной среде. Цифровой двойник 4го уровня обладает высокой степенью автономии, может воссоздавать и анализировать практически все процессы, которые могут произойти с объектом на этапе эксплуатации, например, деформации несущих конструкций из-за слишком большого потока людей или неподходящих погодных условий, слишком большое скопление людей в метро в пик пассажиропотока и т.д.
Классификация, предложенная выше очень четко описывает понятие цифрового двойника. Реальность такова, что, говоря про ведение цифровых двойников, как правило, подразумеваются двойники 1-го и 2-го уровней, реже 3-го уровня, очень редко речь, действительно, идет о цифровых двойниках 4-го уровня.
Теперь давайте сравним классификацию, приведенную выше с информационной моделью объекта капитального строительства.
Информационная модель – это совокупность представленных в электронном виде документов, графических и неграфических данных по объекту строительства, размещаемая в соответствии с установленными правилами в среде общих данных, представляющая собой единый достоверный источник информации по объекту на всех или отдельных стадиях его жизненного цикла.
Цифровой двойник - это цифровое представление предполагаемого или реального физического продукта, системы или процесса (физического двойника), который служит его практически неотличимым цифровым аналогом для практических целей, таких как моделирование, интеграция, тестирование, мониторинг и обслуживание.
Мы видим, что цифровой двойник является продолжением информационной модели, по сути это высший пилотаж использования технологии информационного моделирования. Если попробовать объединить эти 2 понятия в одно, то можно получить примерно следующее.
