|

Цифровое моделирование – способ исследования реальных явлений, процессов, систем, основанный на изучении их математических моделей с помощью цифровой вычислительной машины. Это моделирование, реализуемое с помощью компьютерной техники.

2
Современную науку и производство невозможно представить без моделирования. Первые попытки отразить таким способом действительность предпринимались еще в Античности, а широко использовать модели стали архитекторы и скульпторы Возрождения. Элемент творчества есть в цифровом моделировании до сих пор, ведь такой метод познания – замена объекта его «образом» – изначально был основан на фантазии, эксперименте.

По экспертным оценкам, к 2025 году мировой рынок создания цифровых двойников достигнет отметки 32,3 млрд долл. США

Взгляд в прошлое

В соответствии с дорожной картой «Технет 4.0» на технологии цифрового моделирования к 2024 году перейдут 250 российских предприятий.

В XIX веке полигонами для моделирования стали физика и химия, а появление первых ЭВМ и основных принципов кибернетики в конце 1940-х годов сделали моделирование универсально значимым – и в абстрактных областях знания, и в прикладных. Важные достижения в этой сфере связаны с выполнением нацио­нальных программ СССР и США по созданию ракетно-­ядерного щита. Реализовать их традиционными методами было невозможно – все взрывы и полеты ракет происходили в недрах ЭВМ. Программы, разработанные в тот период, позволили уже на ЭВМ второго поколения решить многие практические задачи.

Цифровые модели могут содержать информацию разных типов, и наибольшее распространение они получили в строительстве, проектировании, машиностроении, архитектуре, геоинформатике. Сегодня моделирование проходит новый этап развития, встраиваясь в информационное общество.
Цифровое моделирование позволяет:
исследовать окружающий мир;
восстанавливать события прошлого;
разрабатывать технологии;
симулировать процессы;
оптимизировать работу оборудования;
предотвращать поломки и аварии;
тестировать продукты;
проигрывать разные варианты развития событий.
Некоторые сферы, в которых применяется цифровое моделирование, кажутся далекими от промышленного производства, но и в них эта технология помогает усовершенствовать процессы, что в итоге способно поменять всю экономику отрасли. Например, виртуальная примерка одежды и обуви не только дает более впечатляющий опыт шопинга, но и существенно снижает затраты ретейлеров и сокращает углеродный след.

В школах, вузах и на производствах цифровое моделирование упрощает обучение: благодаря ему можно оказаться у жерла вулкана, за штурвалом истребителя или у заводского станка, не приближаясь к ним физически. При разработке месторождений, строительстве, реализации экологических проектов цифровые модели помогают просчитать последствия, прогнозировать стихийные бедствия, учитывать предыдущий опыт при конструировании сооружений.
Особую роль в современном производстве играют цифровые двойники – виртуальные копии физических устройств, моделирующие их поведение в реальных условиях. С их помощью можно разрабатывать новые технологические схемы производства, выбирать оптимальный режим и состав сырья, оценивать экономический эффект, заранее «проигрывая» работу объекта. Они помогают принимать оптимальные решения в условиях сложных многопараметрических процессов, а иногда полностью исключить человеческий фактор.

Благодаря цифровому моделированию расширился круг исследовательских объектов человека: сегодня мы можем изучать неповторяющиеся явления, события прошлого, объекты, не воспроизводимые в реальных условиях, визуализировать абстрактные объекты, находить оптимальные конструкции без изготовления пробных экземпляров и бесконечно экспериментировать без негативных последствий для человека или окружающей среды. Сама концепция цифровой модели подразумевает объединение физических и цифровых возможностей, и если когда-то моделирование стало одним из способов познания мира, то сегодня это еще и способ его совершенствования.