Статистика внедрения передовых производственных технологий, связанных с ИКТ, показала рост использования цифровых двойников в промышленности: 52 технологии в 2024 г. против 51 в 2023 г. (рост на 2%). Экономический эффект от внедрения двойников заключается в сокращении времени вывода продукта на рынок - этот показатель составил в среднем, 35%.
Среди лидеров внедрения технологии можно назвать авиастроение и энергетику, высокотехнологичные отрасли с длинным жизненным циклом изделий и критической стоимостью ошибки. В авиастроении и энергетике цифровые двойники стали стандартом де-факто. Здесь технология используется для создания виртуальных прототипов двигателей, турбин и целых энергоблоков. Эти отрасли характеризуются наличием высококвалифицированных кадров и значительными бюджетами на НИОКР, что позволило им первыми преодолеть порог входа в цифровизацию.
В авиастроении глубина интеграции данных достигает максимума: современные авиадвигатели оснащены тысячами датчиков, передающих терабайты информации в облачные хранилища для анализа цифровым двойником в режиме реального времени. По параметру жизненного цикла охват является полным: от моделирования воздушных потоков на этапе эскиза до мониторинга усталости металла в процессе эксплуатации.
В энергетике, в частности в атомной и тепловой, цифровые двойники электростанций позволяют моделировать критические режимы работы без риска для инфраструктуры. Математический аппарат здесь включает сложнейшие системы дифференциальных уравнений термодинамики и электротехники, интегрированные с нейронными сетями для прогнозирования отказов. Экономический эффект выражается в предотвращении аварий, стоимость которых может исчисляться миллиардами рублей, и в оптимизации расхода топлива на 3–5%.
Среди преимуществ использования технологии цифровых двойников здесь можно выделить высочайшую точность прогнозирования (до 98% совпадения с реальностью); значительное сокращение затрат на натурные испытания и создание физических прототипов; возможность реализации сервисной модели бизнеса (продажа «часов налета», а не изделия).
Отрасли, в которых использование технологии не столь развито (строительство и легкая промышленность) отличаются низкой маржинальностью, высокой фрагментацией рынка и традиционно консервативными методами управления. В строительстве цифровые двойники часто путают с BIM-моделями (Building Information Modeling), которые являются лишь их основой. В легкой промышленности внедрение сдерживается частой сменой ассортимента и низкой стоимостью труда в ряде регионов, что делает автоматизацию экономически спорной.
Глубина интеграции данных в строительстве остается на низком уровне: после сдачи объекта в эксплуатацию связь между цифровой моделью и реальным зданием часто обрывается, так как установка датчиков на всех инженерных узлах значительно повышает стоимость квадратного метра. Жизненный цикл охвачен преимущественно на этапе проектирования и возведения; этап эксплуатации (самый длительный) остается «серой зоной».
В легкой промышленности использование цифровых двойников ограничивается моделированием раскроя тканей или логистических потоков внутри склада. Математический аппарат здесь проще и чаще базируется на методах дискретно-событийного моделирования. Экономический эффект пока труднодоказуем на коротких горизонтах планирования, что заставляет инвесторов относиться к технологии как к «футуристической мечте».
И все же здесь можно отметить следующие преимущества технологии:
• Потенциал для радикального изменения прозрачности отрасли (в строительстве).
• Возможность кастомизации продукции под индивидуальные запросы потребителей без роста издержек.
• Улучшение экологических показателей за счет оптимизации использования материалов.
Сравнение показывает глубокую асимметрию в использовании технологий (70 систем управления производством в обрабатывающей промышленности против 9 в строительстве). Если в энергетике и авиастроении цифровой двойник — это динамическая система, принимающая решения, то в строительстве это чаще всего статичная трехмерная база данных. Основное различие кроется в частоте обратной связи: в авиастроении она измеряется миллисекундами, в строительстве и легкой промышленности — неделями или месяцами (периодические обследования объектов).
Сходство заключается в использовании общих технологических стеков (IoT, Big Data, Cloud Computing). Однако различия в целях фундаментальны. Отрасли - лидеры стремятся к надежности и безопасности, строительство и легкая промышленность — к прозрачности процессов и снижению воровства материалов или брака.
«В средне-срочной перспективе ожидается экспансия цифровых двойников в ряде отраслей, таких как образование, городское хозяйство (Smart City) и сельхозотрасль (Digital Farm). В промышленности фокус сместится с моделирования отдельных станков на создание цифровых двойников цепочек поставок, что позволит нивелировать риски глобальных логистических сбоев», – отмечает доцент Кафедры бизнес-информатики Финансового университета при Правительстве РФ Башкирова Ольга Владимировна.