Цифровые двойники

В разделе «Главная тема» №4 журнала «ЭнергоЭксперт», завершающего 2021 год, помещена статья 3D модели и цифровые двойники.

Чем интересны такие статьи для меня и других читателей? Прежде всего тем, что позволяют узнать другую точку зрения на интересующий нас предмет. Помогают сравнить свою позицию и позицию другого специалиста. Сделать вывод о своей точке зрения, укрепиться в ней и (или) уточнить свои позиции, сделать их более корректными.

Общую оценку статьи постараюсь сформулировать в конце обзора, а сейчас обращу внимание на те места статьи, к которым у меня возникли вопросы.

Начну с первой фразы. На мой взгляд ни расчетные столы (аналоговые модели), ни физические модели, представляющие один объект с помощью другого физического, реального объекта, не могут быть отнесены к цифровым двойникам.

Здесь уместно вспомнить первую модель, в сборке и испытаниях которой я принимал участие – модель нерегулярного волнения, воздействующего на судно, управляемое авторулевым.

Модель была создана на ана́логовом компьютере МН-7, а качестве генератора случайных чисел использовали измерительный прибор, на стрелке и цифрах шкалы которого была нанесена радиоактивная краска. Никакого отношения такая модель к цифровому двойнику не имела, да и не могла иметь.

По моему мнению автор необоснованно относит время появления цифровых двойников к 30-м годам прошлого века.

Наиболее известной стала цифровая модель, разработанная в 1970-х годах для программы «Аполлон-13».

Не исключено, что существовали и другие программы, разработанные ранее в других странах, но найти подтверждение этому на просторах интернета мне не удалось.

Обращу внимание на то, что спасти космонавтов и успешно посадить корабль помогла не сама программа, а успешное её применение специалистами, отвечавшими за полёт корабля.

Мне представляется спорным утверждение автора, что интернет вещей привел к появлению моделей, отображающих весь жизненный цикл изделия, от разработки, производства и эксплуатации. Ещё более спорным представляется обобщающее утверждение автора о том, что

«…срок службы электронных компонент дольше, чем механических…», сделанное на примере иллюстрации, приведенной на рисунке 1.

В любом случае, графики, приведенные на этом рисунке, являются результатом статистической обработки результатов наблюдения за некоторыми множествами изделий. При этом отдельные изделия из этих множеств могут иметь значительно различающиеся показатели частоты отказов и срока службы. Подробно об этом рассказано в монографии [1]. Может быть, следует указать, что индивидуальные характеристики объекта в цифровом двойнике не учитывают.

Возможность использования статистических данных наблюдений за множествами изделий применительно к конкретному изделию, причем только на основании всего одной неконкретной характеристики (электронные или механическое), требует дополнительных обоснований. Это актуально и потому, что в настоящее время практически нет ни одного механического устройства, в котором бы не использовались электронные компоненты. Хорошим примером служит резкое сокращение выпуска автомобилей в 2021 году из-за отсутствия электронных чипов.

       Во всяком случае, кривые, приведенные на рисунке 1, характеризуют аппаратную надежность [2] электронных и механических изделий и не могут быть непосредственно применены для создания моделей систем человек – машина, например, к модели системы диспетчерского управления.

Приведя несколько замечаний относительно графиков, приведенных на рисунке 1, автор обращает внимание читателя на рисунок 2.

Причина обращения к этим графикам в статье не указана. Как не указаны основания выбора в качестве показателя эффективности только одной характеристики – КПД. Выводы, сделанные автором после нескольких слов, сказанных про КПД, мне не удалось связать с темой статьи, т.е. с цифровой моделью.

       Отмечу, что эффективность использования

того или иного оборудования может зависить не только от КПД, но и, например, от удельного расхода энергоносителя [3].

       Что касается жизненного цикла изделия (ЖЦ), мне, как читателю, недостает информации о том, почему автором выбрано всего два варианта начала ЖЦ – для серийных изделий, как в стандарте [4], и для новых образцов техники. Здесь уместно отметить, что многие специалисты предлагают считать началом ЖЦ для новых изделий маркетинговые исследования.

       Представив рисунки 1 и 2, автор переходит к этапам разработки динамической модели изделия (об которой ранее не было сказано ни слова), представленных на рисунке 3.

изделияПри знакомстве с этим рисунком и подрисуночным текстом возникают вопросы, на которые в статье нет ответов.

Во-первых, остаётся нераскрытым каким же образом в состав динамической модели входят этапы – временные промежутки, а не разработанные материальные объекты и программные продукты.

Никаких пояснений автор не даёт относительно того, чем отличаются точные модели от моделей систем. Нет никаких пояснений и такому простому факту – отсутствии спецификации изделия после завершения этапа технического проекта, тогда как присутствует спецификация ПО.

       К сожалению, на рисунке и в подрисуночном тексте использованы как синонимы термины приёмные испытания (термин отсутствует в ГОСТ 16504-81 [5]) и приёмочные испытания (термин 44 в ГОСТ 16504-81 [5]). Если автор считает, что для цифровых моделей следует применять только термин приемные испытания (как это сделано на рисунке 3), то следует дать определение этому термину, подчеркивающее его отличия от термина 44 в ГОСТ 16504-81.

       Особо отмечу, что в тексте, сопровождающем рисунок 3, нет ни одной ссылки на рисунки 1

и 2. Какое отношение приведенные в статье рисунки 1 и 2 имеют к созданию динамической модели для читателя остаётся неизвестным.

       Дальше в статье автор приводит классификацию, которая не позволяет отличить тип модели от способа моделирования:

       Не меньше вопросов возникло у меня и при знакомстве с особенностями ЦД, начиная с использования термина «Горячий резерв» для модели.

При таком использовании данного термина можно предположить, что ЦД заменяет объект. Что же касается изменений в ЦД в связи с изменениями в объекте (каких?) на мой взгляд необходимы пояснения - каким образом и какие именно изменения в объекте отражаются в ЦД.

Необходима также конкретизация степени подобия ЦД оригиналу.

       Пропущу другие разделы статьи и обращусь к выводам. Первый вывод, который делает автор таков:

       На самом деле в тексте статьи никакой динамики развития динамических 3D моделей и цифровых двойников найти не удалось. Автор просто перечислил несколько моделей, обозначенных аббревиатурами ANSYS, EMTP, ETAP и другими.

       Второй вывод сформулирован так:

       Прочитавшему этот вывод не удастся в тексте статьи найти анализ хотя бы одного состояния трёх типов моделей.

       Следующий вывод, сделанный автором

не позволяет понять, как и каким образом ключевые технологии (неодушевленный объект) смогли перейти к созданию ЦД.

Следующий текст из выводов представляет собой некоторую загадку.

Не менее загадочным оказался и заключительный текст выводов:

       Вместо эпилога приведу цитату из сочинения А.С. Пушкина

И устарела старина,

И старым бредит новизна.

Евгений Онегин. Глава I/часть 8

Литература

1 Захаров О.Г. Надежность цифровых устройств релейной защиты: Показатели. Требования. Оценки // М.: Инфра-Инженерия, 2014

2 Захаров О.Г. Аппаратная надежность устройств релейной защиты // М.: НТФ «Энергопрогресс», 2016 [Библиотечка электротехника, приложение к журналу «Энергетик», вып. 7 (211)]

3 Захаров О.Г., Милютин О.И., Минкин М.Б. Метод уменьшения расхода топлива в судовых электроэнергетических системах // Судостроительная промышленность, серия Судовая электротехника и связь, выпуск 14, 1990, С. 22

4 ГОСТ Р 15.000-2016. Система разработки и постановки продукции на производство. Основные положения.

5 ГОСТ 15604-81. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения