Где и как применяются цифровые двойники

Снизить издержки, увеличить выручку, повысить безопасность производства и приспособиться к изменениям – эти и другие задачи предприятиям помогают решать цифровые двойники. В последние годы эту технологию начали внедрять у себя многие крупные российские компании – от «Газпрома» до «Трансконтейнера». Что такое цифровой двойник и какие предприятия могут добиться лучших результатов с его помощью?

От частных задач до стратегии

Цифровой двойник – это виртуальная модель объекта, системы или процесса. В отличие от обычных 3D-моделей двойник используется не просто для визуализации – он не только в точности воспроизводит форму оригинала, но и полностью синхронизирован с ним: между объектом и его двойником происходит постоянный обмен информацией. Это позволяет следить за состоянием объекта, чтобы вовремя увидеть проблему и, например, предотвратить поломку или аварию. Также модель позволяет спрогнозировать, что произойдет с объектом в тех или иных условиях, выбрать лучший вариант развития и подготовиться к изменениям.

Цифровой двойник нужен прежде всего, чтобы проанализировать деятельность предприятия в целом, считают в «Ростелеком-ЦОД» (РТК-ЦОД). «Цифровая трансформация без цифрового двойника невозможна», – уверен руководитель IТ-консалтинга РТК-ЦОД Андрей Володин. Для разработки двойника при этом, по его мнению, прежде всего необходимо комплексно проанализировать организационные и технологические процессы основной деятельности предприятия, исключая лишь вспомогательные (поддерживающие) процессы вроде документооборота или бухучета.

В этом случае предприятие можно сравнить с организмом человека, говорит он: «Нельзя отрисовать только одну руку – получится, что одна мышца накачана, а сердце не справляется, ноги не держат». «Например, разработали информационные системы, а вычислительные ресурсы для них не предусмотрели. Ресурсы нашли – понадобились каналы связи. Связь обеспечили, но не предусмотрели интеграционное взаимодействие между системами и поддерживаемыми процессами. Все это создали, и выяснилось, что программное обеспечение было построено на решениях западных вендоров, а они ушли из России», – указывает Володин.

Клиенты РТК-ЦОД, по словам топ-менеджера, обычно приходят именно с вопросом, как начать цифровую трансформацию. При этом они хотят знать, каких результатов смогут достичь, какие показатели улучшить. Чтобы построить идеальную модель для конкретного предприятия, эксперты запрашивают большое количество данных.

Цифровые двойники, по словам эксперта, позволяют уменьшить число ошибок в ходе трансформации. Одна из таких ошибок может быть связана с тем, что разные подразделения обычно видят целевую модель предприятия и конечный результат по-разному и не всегда понимают, какие показатели цифровой трансформации могут быть достигнуты, как информационные технологии будут влиять на их достижение.

Первый этап работы – это анализ деятельности предприятия и планов развития, чтобы ответить на вопрос, какие показатели должны быть достигнуты и как их достижение будет поддержано цифровыми технологиями. Например, чтобы сделать двойника геолого-разведочной компании, надо выяснить, как устроена геологоразведка. «Не просто съездить на буровую установку, а весь процесс, от анализа рынка и потребности в полезных ископаемых, предыдущие истории бурения, их проблематику и многое другое», – объясняет Володин.

Цифровой двойник в производстве

На предприятиях цифровые двойники могут использоваться, например, для моделирования работы различных систем. Представим завод, у которого 70 000 км трубопроводов, – цифровой двойник позволяет построить прогноз по срокам безопасности для эксплуатации каждого элемента, объясняет на примере одного из своих клиентов основатель и руководитель компании «Цифровой двойник» Сергей Гумеров.

Модель трубопроводной системы этого завода включала более 20 млн элементов (все трубы, их соединительные элементы и дефекты на этих трубах). Каждый из элементов описывался 40 параметрами, такими как проектная толщина стенки, тип материала, дата монтажа и ремонта. По словам Гумерова, это помогло предприятию двукратно повысить эффективность и безопасность эксплуатации трубопроводов – удельные затраты на ремонт сократились, а число аварий снизилось.

Главные преимущества цифровых моделей – скорость и точность при работе с данными. Например, металлургическому комбинату надо решить, как перестроить свою железнодорожную логистику. Цифровой двойник позволяет быстро сравнить десятки вариантов. «Можно понять, что будет, если построить новый съезд, терминал погрузки, убрать или добавить локомотив», – объясняет руководитель направления цифровых двойников компании Umno.digital Александр Никитин.

«Стандартные подсчеты в Excel не очень удобны и надежны, а здесь (в виртуальной модели. – «Ведомости&») можно внести изменения, нажать кнопочку Play и сделать расчет на пять лет вперед», – отмечает Никитин.

Похожая задача была у другого клиента Umno.digital – вагоноремонтного завода. Его руководство хотело реконструировать один из цехов. «Было несколько вариантов реконструкции: какое оборудование поставить и как это сделать. Выберешь не тот вариант – это обернется многомиллионными или даже многомиллиардными потерями», – рассказывает Никитин. Виртуальная модель помогла выбрать лучший вариант, который завод затем масштабировал на другие цеха.

Сколько все это стоит и когда окупится

Стоимость цифровых двойников в производстве зависит от нескольких факторов: размеров предприятия, его отрасли и количества видов деятельности, а также уровня его цифровой зрелости.

Первую версию укрупненной модели предприятия или его части можно создать и проверить на статистике где-то за полгода, рассказывает Гумеров. По его словам, обычно для этого нужна команда из 2–3 человек, это может стоить от 3 млн до 10 млн руб. Стоимость может быть и выше – все зависит от глубины детализации и спектра оцениваемых факторов.

Если речь идет не об отдельном цехе или процессе, а о цифровом двойнике целого предприятия, на такой проект нужны десятки миллионов рублей, полагают в РТК-ЦОД. По словам Володина, если взять для оценки затрат только рыночную стоимость одного бизнес-аналитика и IТ-архитектора, то «2 млн руб. закончатся еще на этапе обследования».

Срок в шесть месяцев – это минимум для создания виртуальной модели среднего предприятия, обычно на такую работу надо год и более, отметил Володин. После того как модель запущена в работу, она, как правило, окупается в срок до трех лет. В типовом массовом и серийном производстве окупаемость выше – здесь автоматизация играет большую роль, чем в единичном производстве.

При этом надо закладывать ресурсы на поддержание виртуальной модели в актуальном состоянии. Обычно цифровой двойник разрабатывается на срок от трех до шести лет и более, так что у предприятия должна быть стратегия развития на этот период. «Надо понимать, как будет выглядеть предприятие к моменту окончания внедрения и все ли мы для этого предусмотрели», – добавляет Володин.

До двойников доросли не все

В последние годы интерес к цифровым двойникам вырос. «Пять лет назад, когда я начал этим заниматься, в это мало кто верил. Как правило, клиентам надо было с нуля объяснять, что такое цифровой двойник», – вспоминает Никитин из Umno.digital. Сейчас, по его словам, большинство клиентов это все уже знают и с ними можно сразу обсуждать, какие вопросы они хотят решить.

При этом часто оказывается, что внедрять новые технологии на предприятии бессмысленно – ключевые производственные процессы не автоматизированы и держатся на отдельных сотрудниках.

«Бывало так, что я приезжал на объект и понимал, что все в головах, все на словах. Работа предприятия зависит от [прибытия] одного локомотива РЖД, и люди узнают, когда он приедет, потому что у главного диспетчера подруга жены работает в РЖД и она по Viber скидывает им информацию», – приводит пример Никитин.

Цифровая незрелость предприятия делает создание цифрового двойника дольше и дороже, предупреждают в РТК-ЦОД. «Если мы приходим на предприятие, где процессы деятельности не задокументированы, текущая IТ-архитектура не формализована, то для того, чтобы во всем разобраться, нужно больше времени и трудозатрат для восстановления описания текущего состояния организации», – поясняет Володин.

Обычно такая проблема выясняется уже на первом этапе, когда у компании-заказчика запрашивают описание ее информационных систем и технологий, на которых они созданы, говорит он: «Даже такая информация вводит в ступор». В этом случае заказчику предлагают сначала собрать данные о системах и описать поддерживаемые системами процессы. «Без данного шага нельзя создать цифрового двойника предприятия, так как невозможно перейти в целевое состояние, не понимая текущее», – указывает Володин.

В конечном счете, по словам эксперта РТК-ЦОД, цифровой двойник – это лишь рекомендация. Будет предприятие пытаться воплотить разработанную экспертами идеальную модель или нет, это его выбор. «Здесь тоже все как с человеческим организмом: можно получить обследование врача с правильным распорядком дня, но, если его не соблюдать, это ни к чему не приведет. Для успеха должно быть твердое решение головы – руководителей предприятия – о начале здорового образа жизни цифрового предприятия», – подводит итог Володин. &