1 Цифровой Двойник Предприятия

Цифровой двойник предприятия (ЦДП) – интегрированный комплекс (ансамбль) гармонизированных цифровых моделей, реализованных в информационно- моделирующем комплексе предназначен для использования планово-аналитическими подразделениями предприятия:

поведения рынков готовой продукции и сырья
финансово-хозяйственной деятельности по цепочке создания добавленной стоимости
жизненного цикла производственных объектов, включающих многомерное представления устройства технологических объектов и окружающей его среды
инвестиционной деятельности
оптимизации объемов и структуры выпуска, исходя из производственных цепочек и себестоимости, в заданных пользователем ограничениях и целевых метрик

ЦДП интегрирует действующие методы, модели и базы данных предприятия в единый информационно-моделирующий комплекс, позволяющий оперативно проводить мультисценарные и оптимизационные расчеты последствий управленческих решений.

Информационно-моделирующий комплекс включает в себя:

Методическое обеспечение (библиотека типовых методик и регламентов)
Математическое обеспечение (библиотека экономико-математических моделей, статистических, имитационных моделей, оптимизационный солвер)
Информационное обеспечения (глоссарий, библиотеки показателей, аналитических разрезов, классификаторов и базовых справочников, высокоуровневые модели предметных областей, база динамики макроэкономических и отраслевых показателей)
Программное обеспечение (конвейер обработки данных, хранилище данных и документов, библиотеку математических функций, гибко-настраиваемые пользовательские интерфейсы, программные интерфейсы REST API)

1.1 Цели и задачи

Цель ЦДП - повышение результативности и эффективности ресурсного планирования в ходе деятельности, учитывающих:

условия высокой неопределенности поведения рынков
различные государственные и корпоративные инициативы

Задачи ЦДП - применение методов и моделей искусственного интеллекта для:

гармонизации планов предприятия
представление качественных, достоверных и оперативных данных для поддержки принятия управленческих решений
оценки, мониторинга и повышение системной надежности деятельности в целом или той ее части, отказ которой приводит к недопустимым системным перебоям в работе, в том числе нарушающим контрактные обязательства по поставке
оценки, мониторинг и прогнозирование степени безопасности эксплуатации производственных объектов
снижения рисков возникновения социальных, экологических и материально-технических ущербов как при штатной работе, так и при аварийных ситуациях
разработки инвестиционных планов и программ, реализация которой обеспечивает действующие и перспективные требования по достижению стратегических целей предприятия, повышения уровня надежности и безопасности при минимальных экономических затратах
создания централизованной платформы, обеспечивающей прозрачность, прослеживаемость и достоверность проведения планово-аналитических расчетов
обеспечения верификации исходных данных
версионирования результатов расчета
многопользовательского ролевого доступ с схеме и результатам расчета
логирование действий пользователей в систем

Необходимым условием адекватности Цифрового Двойника реальной системе и оптимальности Программы управления является обеспечение целостности в:

ключевых показателях, характеризующих достижение стратегических целей развития компании
описании структурно-территориальной логистики – сетевой и временной неразрывности поставок продукта от объекта производства к потребителю
описаниях всех этапов жизненного цикла объектов
– проектирование
– сооружение
– комплектация и строительство
– эксплуатация с соответствующими технологическим режимами
– техническое обслуживание, включая диагностику и ремонт
– реконструкция и модернизация
– утилизация
механизмах (инструментах) управления
– современная система нормативных документов
– оперативное внедрение инновационных материалов, технологий и оборудования
– подготовка персонала
– научно-методический фундамент
– банк опытно-промышленных и экспериментальных данных
– единое информационное пространство с элементами искусственного интеллекта

1.2 Функции платформы

Платформа предоставляет обеспечение для реализации следующих планово-аналитических функций управления предприятием:

Мониторинг и прогнозирование рынков. Прогнозирование спроса, предложения и цен на продукцию оптимизирует планирование производства и распределение ресурсов, обеспечивая устойчивый рост, адаптированный к требованиям рынка.
Оптимизация производства. Выявление и устранение “узких мест” и неоптимальных цепочек позволяет повысить качество готовой продукции и минимизировать общие производственные затраты. Формирование оптимальных схем организации производства, производственных планов и программ.
Управление портфелем активов и оптимизация инвестпрограммы. Потоковая финансовая модель улучшает организацию активов, снижает риски и максимизирует прибыль, предоставляя ценные сведения для принятия обоснованных инвестиционных решений и эффективных торговых стратегий.
Управление рисками. Комплексная модель, включающая как производственные и экономические операции, так и рыночный контекст, позволяет улучшить процесс принятия решений, снизить возможные потери и предотвратить замедление роста производства.
Управление эксплуатацией. Контроль целостности инфраструктуры производственного процесса и оптимизация программ эксплуатации минимизирует ремонты и аварии, тем самым снижая эксплуатационные затраты и риски.

1.3 Модули ПО

Программное обеспечение ЦДП выполнен на основе библиотек с открытым кодом R Posit, модулях высокопроизводительных расчетов на Java/С++ и хранение эталонных данных и документов на платформах Postgre DB. Пользовательские интерфейсы выполнены на JS+HTML.

Программное обеспечение включает в себя следующие компоненты:

Конвейер обработки данных (R Targets, R Data Table). Модуль построения и исполнения схемы сбора исходных данных (мастер-данных, мета-данных, наборов данных) из источников данных, их обработки, анализа, формирования сценарного прогноза, определения оптимального плана (на основе базовых математических функций и комплексных математических моделей).
Хранилище данных и документов (Postgre DB). Модуль хранения промежуточных и эталонных значений данных и справочников, в том числе:
2.1. Справочник показателей (бизнес-метрик, характеристик, параметров), методов расчета и корреспонденций между источниками, хранилищем и получателями данных
2.2. Справочники аналитических измерений и классификаций (в том числе - местоположения, функции, объекты, роли, стадии, версии, сценарии и пр.)
2.3. Граф структурно-технологической схема предприятия
2.4. Фактографическая информация о ретроспективной и прогнозно-плановой статистике финансово-хозяйственной деятельности предприятия, динамике состояния производственных фондов (оборудования, зданий и сооружений), динамике состояния рынков, производственным и инвестиционным программам
Библиотека математических функций (R base, Java). Модуль содержащий набор математических моделей подготовленных для вызова из конвейера обработки данных, в том числе:
3.1. Линейный и логистические регрессионные модели
3.2. Системно-динамические и агент-ориентированные имитационные модели
3.3. Финансовые, балансовые и оптимизационные модели
3.4. Модели технического состояния и рисков
3.5. Модели рисков
Гибко-настраиваемые пользовательские интерфейсы (R Shiny,JavaScript,HTML), с ролевым доступом для:
4.1. Запуска и мониторинга состояния конвейера обработки данных.
4.2. Загрузки и выгрузки любых форматов плоских (MS Excel, CSV и т.п.) и структурированных (JSON, XML и т.п.) файлов, любых баз данных и API.
4.3. Выгрузки гибких автоматически создаваемых отчетов (markdown, html, powerpoint, pdf) и отправки их в почтовые сообщения и мессенджеры.
4.4. Средства Business Intelligence (BI) и интерактивных Dashboards.

Пример интерактивного отчета 4.5. Визуализация планово-фактических и сценарных данных на потоковых и сетевых диаграммах, мнемосхемах, многомерных моделях актива, табличных представлениях.
4.6. Создание/регистрация аккаунтов пользователей с разными уровнем доступа. Логирование действий пользователей.

Пример пользовательского доступа

4.7. Просмотр и выгрузка промежуточных результатов цепочки расчетов.

Программные интерфейсы REST API
5.1. Получение наборов данных и из любой стадии подготовки расчета
5.2. Запуск конвейера расчета и получение актуальных результатов
5.3. Вызов математических функций

1.4 Архитектура ПО

Архитектура связи программных компонент представлена на рисунке 1.

Архитектура

1.5 Web-ресурсы

Документация пользователя для отдельных программных модулей :

1.6 Свидетельства

На текущий момент в рамках продукта “Цифровой двойник города” оформлены документы, закрепляющие следующие права на интеллектуальную собственность:

Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ «Цифровой двойник предприятия No2023687197 от 12.12.2023
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ «Цифровой двойник города» No2019661225 от 23.08.2019
Свидетельство о государственной регистрации базы данных «База данных цифрового двойника города» No2019621514 от 27.08.2019
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ «”Цифровой двойник трубопровода”. Программа обнаружения и предупреждения утечек на трубопроводах различного назначения» No2021663305 от 16.08.2021
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ «Восстановление и прогнозирование межотраслевых и топливно-энергетических балансов» No 2023669981 от 25 сентября 2023 г.
Свидетельство о государственной регистрации базы данных «Межотраслевые и топливно-энергетические балансы» No2023623241 от 27 сентября 2023 г.
Свидетельство на товарный знак (знак обслуживания) №858012 - Логотип “Цифровой Двойник”
Запись №19038 от 18.09.2023 о включении в реестр российского программного обеспечения программы и базы данных “Цифровой Двойник Города”

1.7 Аппаратные требования

Требования к серверу:

Процессор не менее 3 ГГц
Количество ядер процессора не менее 8
Объем оперативной памяти не менее 32ГБ
Свободный объем жесткого диска не менее 16 ГБ
Сетевой адаптер не менее 100 Мбит

Требования к техническому обеспечению автоматизированного рабочего места пользователя:

Процессор не менее 1 ГГц
Объем оперативной памяти не менее 4 Гб
Объем жесткого диска не менее 100 Гб
Сетевой адаптер не менее 100 Мбит
Монитор с разрешающей способностью не менее 1920*1080
Клавиатура русифицированная
Манипулятор типа «мышь»

Цифровой двойник предприятия

Enterprise Digital Twin