Описаны изменения, вызванные развитием и распространением киберфизических систем. Рассмотрена концепция цифрового двойника в рамках жизненного цикла изделия в машиностроении. Приведена специфика и сформулированы основные требования к цифровым двойникам машиностроительной продукции и процессов ее производства. Сформированы требования к безопасности, проанализирована возможность использования технологии блокчейн. Обоснован подход к реализации концепции цифрового двойника в машиностроении с использованием децентрализованных хранилищ данных и смарт-контрактов на основе технологии блокчейн. Рассмотрен зарубежный опыт развития технологии цифровых двойников с использованием блокчейн и их внедрения в производственные процессы. Предложены организационные и технические решения по разработке блокчейн-структуры цифрового двойника изделия в машиностроении. Приведен поэтапный процесс создания цифрового двойника от сбора требований и их анализа, проектирования до сборки и тестирования и последующего предоставления для использования. Рассмотрены роли участников процессов жизненного цикла цифрового двойника и их основные функции. Описаны компоненты предлагаемого решения, обоснована их применимость. Предложен подход, позволяющий добиться повышения достоверности и отслеживаемости данных, а также повышения качества и эффективности управления жизненным циклом на всех стадиях.
The changes caused by the development and spread of cyber-physical systems are described. The concept of a digital twin within the life cycle of a product in mechanical engineering is considered. The specifics are given and the basic requirements for digital twins of mechanical engineering products and their production processes are formulated. Security requirements have been formulated, the possibility of using blockchain technology has been analyzed. An approach to the implementation of the concept of a digital twin in mechanical engineering using decentralized data storages and smart contracts based on blockchain technology has been substantiated. The foreign experience in the development of digital twins technology using blockchain and their implementation into production processes is considered. Organizational and technical solutions for the development of a blockchain structure for a digital twin of a product in mechanical engineering are proposed. A step-by-step process for creating a digital twin from collecting requirements and analyzing them, designing to assembling and testing and then providing them for use is presented. The roles of participants in the digital twin life cycle processes and their main functions are considered. The components of the proposed solution are described, and their applicability is substantiated. An approach is proposed to improve the reliability and traceability of data, as well as improve the quality and efficiency of life cycle management at all stages.
1. Дроговоз П.А. Концептуальное проектирование системы стратегического управления процессами военно-гражданской интеграции в высокотехнологичных отраслях машиностроения // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия: Машиностроение. 2011. № S4. С. 5–19.
2. Mohammadi N., Taylor J. E. Smart city digital twins. Proc. IEEE Symp. Ser. Comput. Intell. (SSCI). 2017. P. 1–5.
3. Дроговоз П.А., Пасхина О.М. Национальные инновационные системы в машиностроении: зарубежный опыт // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия: Машиностроение. 2011. № S4. С. 45–59.
4. Сапрыкина А.К., Дадонов В.А. Анализ факторов повышения конкурентоспособности России на международном рынке // Гуманитарный вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2016. № 7. [Электронный ресурс]. URL: http://hmbul.ru/catalog/ecoleg/econom/375.html (дата обращения: 13.10.2020).
5. Boschert S., Rosen R. Digital Twin – The Simulation Aspect. Mechatronic Futures – Challenges and Solutions for Mechatronic Systems and their Designers / Hehenberger P., Bradley D. Springer, Int. Pub. Switzerland. 2016. P. 59–74.
6. Digital Twin Market by Technology, Type (Product, Process, and System), Industry (Aerospace & Defense, Automotive & Transportation, Home & Commercial, Healthcare, Energy & Utilities, Oil & Gas), and Geography – Global Forecast to 2025. [Electronic resource]. URL: https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/digital-twin-market-225269522.html (date of access: 13.10.2020).
7. ISO/TC 184/SC 4. Industrial data. [Electronic resource]. URL: https://www.iso.org/committee/54158.html (date of access: 21.10.2020).
8. Дроговоз П.А., Кошкин М.В. Проекты внедрения технологий блокчейн и интернета вещей в трансграничных цепочках поставок // Управление научно-техническими проектами: сб. материалов III междунар. науч.-техн. конференции. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019. С. 153–156.
9. Datta S.P.A. Emergence of digital twins. [Electronic resource]. URL: https://arxiv.org/abs/1610.06467 (date of access: 12.10.2020).
10. Kim H.M., Laskowski M. Toward an ontology-driven blockchain design for supply-chain provenance. Intell. Syst. Accounting, Finance Manage. 2018. Vol. 25. No. 1. P. 18–27.
11. Mandolla C., Petruzzelli A.M., Percoco G., Urbinati A. Building a digital twin for additive manufacturing through the exploitation of blockchain: A case analysis of the aircraft industry. Comput. Ind. 2019. Vol. 109. P. 134–152.
12. IPFS is the Distributed Web. [Electronic resource]. URL: https://ipfs.io/ (date of access: 08.10.2020).
13. Попович Л.Г., Дроговоз П.А., Калачанов В.Г. Управление инновационно-инвестиционной деятельностью предприятия оборонно-промышленного комплекса в условиях диверсификации: монография. М.: Ваш формат, 2018. 228 с.
14. Дроговоз П.А., Садовская Т.Г., Шиболденков В.А., Попович А.Л. Разработка нейросетевых инструментов интеллектуального анализа экономических показателей // Аудит и финансовый анализ. 2015. № 3. С. 431–440.
15. Дроговоз П.А., Кашеварова Н.А. Ноу-хау как альтернативный инструмент защиты интеллектуальной собственности в условиях патентных войн // Инженерный журнал: наука и инновации. 2014. № 3 (27). [Электронный ресурс]. URL: http://engjournal.ru/articles/1213/1213.pdf (дата обращения: 10.10.2020).