Уровень интеграции цифрового двойника
Уровень интеграции цифрового двойника (англ. Digital twin integration level) относится к различным степеням потока данных и информации, которые могут возникать между физической частью и цифровой копией цифрового двойника. В соответствии с различными уровнями интеграции цифровой двойник можно разделить на три подкатегории: цифровая модель, цифровая тень и цифровой двойник.
Определения цифровых двойников[править]
Концепция цифрового двойника является примером цифровой трансформации не только в производственном секторе, но и в строительстве, здравоохранении и автомобильной сфере.
Определения цифровых двойников варьируются и принимают различные оттенки в зависимости от анализируемого контекста. Хотя литература дает общее представление о цифровом двойнике как о цифровой копии физического элемента, несколько определений приводят к тому, что концепция цифрового двойника подвергается различным интерпретациям и заблуждениям. Например, некоторые авторы используют концепцию цифровых моделей (например, 3D-моделей) и цифрового двойника, нечетко рассматривая их как взаимозаменяемые[1][2]. Однако существенная разница между цифровым двойником и цифровыми 3D-моделями и системами существует и может быть очерчена на основе различного уровня интеграции данных и обмена информацией[3].
Уровень интеграции[править]
Данные являются одними из наиболее значимых элементов цифрового двойника. Следуя подходу Майкла Гривса, концептуальная модель цифрового двойника состоит из трех основных частей: физического объекта, виртуального или цифрового объекта и данных, которые обеспечивают связь между физическим и цифровым. Физический объект собирает и хранит данные в режиме реального времени, которые отправляются в цифровую копию для обработки. И наоборот, цифровой применяет свои встроенные инженерные модели и ИИ, подвергая данные преобразованиям и обработке информации[4].
В зависимости от различной степени интеграции данных была предложена классификация цифрового двойника на три подкатегории[5]:
- Цифровая модель (DM),
- Цифровая тень (DS),
- Цифровой двойник (DT).
Цифровой двойник характеризуется двунаправленным потоком данных между цифровым и физическим. Если цифровые представления не обеспечивают двунаправленный автоматический обмен данными, моделируются вручную и не имеют прямой связи с физическим объектом, они не могут быть цифровым двойником, а скорее цифровой моделью или цифровой тенью[6].
| Поток данных от физического объекта к цифровому объекту | Поток данных от цифрового объекта к физическому объекту | |
|---|---|---|
| Цифровая модель | Вручную | Вручную |
| Цифровая тень | Автоматически | Вручную |
| Цифровой двойник | Автоматически | Автоматически |
Цифровая модель[править]
Цифровая модель имеет самый низкий уровень интеграции данных. Термин обозначает цифровое представление существующего и физического объекта, характеризующегося отсутствием автоматизированного потока данных между физическим и цифровым объектом. Это говорит о том, что поток данных от физического объекта к цифровому объекту и наоборот обеспечивается вручную. Следовательно, любое изменение, произошедшее в физическом элементе, не влияет на цифровой элемент и в то же время любая модификация цифрового элемента не влияет на физический элемент[5].
Цифровая модель варьируется от простого компонента здания до всего здания, учитывая строительный сектор[8]. В данном случае он используется для представления и описания в цифровом виде концепции, для сравнения различных вариантов, избегая применения в физическом. Кроме того, термин относится к имитационным моделям планируемых заводов или математическим моделям новой продукции[9].
Цифровая тень[править]
Отталкиваясь от концепции цифровой модели, если существует автоматизированный поток данных от физического элемента к цифровому элементу цифровому, представление принимает название цифровой тени. Следовательно, изменение физического объекта способствует изменению цифрового объекта, но не наоборот. Согласно проведенному исследованию, большинство исследовательских статей о цифровых двойниках в области производства останавливаются на цифровом теневом уровне интеграции[5].
Термин цифровая тень может быть связан с концепцией информационного моделирования зданий в строительном секторе[10]. Он может быть охарактеризован и обогащен симуляциями, но их выход не связан с автоматическими изменениями в здании[9].
Цифровой двойник[править]
Самый высокий уровень интеграции зарезервирован для цифрового двойника. Поток данных происходит автоматически в обоих направлениях между физическим и цифровым объектом. В этом контексте модификация состояния физического объекта определяет модификацию состояния цифрового объекта и наоборот[5].
В отличие от цифровой тени, цифровой двойник позволяет проверять физические процессы и действия перед выполнением, чтобы уменьшить количество сбоев, и он может наметить различия между фактическими и смоделированными характеристиками для оптимизации и прогнозирования поведения. Кроме того, поскольку данные в цифровом двойнике получены не только из физической среды, но и из виртуальных моделей с данными, разработанными с помощью таких процессов, как статистика и регрессия, цифровой двойник более богат данными, чем цифровая тень[11].
Примеры[править]
Применяя концепцию цифрового двойника к строительной среде, цифровой двойник здания не ограничивается своим 3D-визуальным моделированием, которое называется цифровой моделью или цифровой тенью в зависимости от степени интеграции данных. Он может стать цифровым двойником, если он имеет автоматизированный или полуавтоматический контроль управления тепловыми режимами, или закупку компонентов строительной площадки с физической доставкой и сенсорными устройствами с использованием спутников, или путем оптимизации и планирования процессов реконструкции или строительства с использованием подключенных интеллектуальных устройств на месте[9].
См. также[править]
Источники[править]
- ↑ Errandonea I., Beltrán S., Arrizabalaga S. (December 2020). «Digital Twin for maintenance: A literature review» (en). Computers in Industry 123: 103316. DOI:10.1016/j.compind.2020.103316. ISSN 0166-3615.
- ↑ Kaewunruen S., Rungskunroch P., Welsh J. (January 2019). «A Digital-Twin Evaluation of Net Zero Energy Building for Existing Buildings». Sustainability 11 (1): 159. DOI:10.3390/su11010159.
- ↑ Sepasgozar S.M.E. (April 2021). «Differentiating Digital Twin from Digital Shadow: Elucidating a Paradigm Shift to Expedite a Smart, Sustainable Built Environment». Buildings 11 (4): 151. DOI:10.3390/buildings11040151.
- ↑ Grieves M. Digital Twin: Manufacturing Excellence through Virtual Factory Replication ― Florida Institute of Technology,2015}}
- ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 Kritzinger W., Karner M., Traar G., Henjes J., Sihn W. (January 2018). «Digital Twin in manufacturing: A categorical literature review and classification». IFAC-PapersOnLine 51 (11): 1016–1022. DOI:10.1016/J.IFACOL.2018.08.474.
- ↑ El Jazzar M., Piskernik M., Nassereddine H. EG-ICE 2020 Workshop on Intelligent Computing in Engineering. — Universitätsverlag der TU Berlin, 2020. — P. 501–510. — ISBN 978-3-7983-3156-3.
- ↑ El Jazzar M., Piskernik M., Nassereddine H. EG-ICE 2020 Workshop on Intelligent Computing in Engineering. — Universitätsverlag der TU Berlin, 2020. — P. 501–510. — ISBN 978-3-7983-3156-3.
- ↑ Peng Y., Zhang M., Yu Fangqiang (November 2020). «Digital Twin Hospital Buildings: An Exemplary Case Study through Continuous Lifecycle Integration» (en). Advances in Civil Engineering 2020: 1–13. DOI:10.1155/2020/8846667. ISSN 1687-8094.
- ↑ 9,0 9,1 9,2 Loscos E., H. Xie, R.H.E.M. Koppelaar, M. Borràs, D. Martín-Moncunil, E. Coloma, I. Pérez Arnal, R. Alonso, M. Elagiry, S. Velazquez, J. Porkka, P. Vicente Legazpi, A.M. Veleiro Blanco, D.Oostinga (2019). «Digital Twin Definitions for buildings».
- ↑ (November 2020) «Digital Twin Hospital Buildings: An Exemplary Case Study through Continuous Lifecycle Integration» (en). Advances in Civil Engineering 2020: 1–13. DOI:10.1155/2020/8846667. ISSN 1687-8094.
- ↑ Tao Fei, Zhang Meng, Nee A.Y.C. Digital Twin Driven Smart Manufacturing. — Elsevier. — ISBN 978-0-12-817630-6.
Ссылки[править]
|
Одним из источников этой статьи является статья в википроекте «Руниверсалис» («Руни», руни.рф), называющаяся «Уровень интеграции цифрового двойника». Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC BY-SA. Всем участникам Руниверсалиса предлагается прочитать «Обращение к участникам Руниверсалиса» основателя Циклопедии и «Почему Циклопедия?». |