Обзор цифровых двойников на основе искусственного интеллекта в промышленности 4.0: интеллектуальное производство и передовая робототехника

Технологии цифровых двойников (ЦД) и искусственного интеллекта (ИИ) в последние годы стремительно развиваются и рассматриваются академическим сообществом и промышленностью как ключевые факторы развития промышленности 4.0. Цифровой двойник представляет собой цифровую копию физического объекта; его основу составляют инфраструктура и данные, ядро — алгоритм и модель, а прикладной уровень — программное обеспечение и сервис. Внедрение ЦД и ИИ в промышленность в еще большей степени зависит от систематической и глубокой интеграции отраслевой экспертизы. В настоящем обзоре всесторонне проанализировано более 300 публикаций о технологиях ЦД на основе ИИ в промышленности 4.0, применявшихся в течение последних пяти лет, и обобщены их основные направления развития и современное состояние интеграции ИИ в областях интеллектуального производства и передовой робототехники. Рассмотрены традиционная высокоточная обработка металлов и промышленная автоматизация, а также новые методы, такие как 3D-печать и взаимодействие/сотрудничество человека и робота. Кроме того, подробно рассмотрены преимущества ЦД на основе ИИ в контексте устойчивого развития. Обсуждены практические проблемы и перспективы развития ЦД на основе ИИ с отдельным акцентом на различные уровни. Предложен путь интеграции ИИ в многоуровневые по масштабу/степени точности ЦД, использующие источники данных с различными масштабом и степенью точности, в промышленности 4.0.