Прогнозное техническое обслуживание с использованием цифровых двойников: систематический обзор литературы

Прогнозное техническое обслуживание является методом создания более устойчивой, безопасной и прибыльной промышленности. Одной из ключевых проблем при создании систем прогнозного технического обслуживания является недостаток данных об отказах, поскольку машины часто ремонтируют до возникновения отказа. Цифровые двойники обеспечивают представление физических машин в реальном времени и генерируют такие данные, как сведения о деградации оборудования, которые могут использовать алгоритмы прогнозного технического обслуживания. С 2018 года научная литература по применению цифровых двойников для прогнозного технического обслуживания быстро расширяется, что указывает на необходимость тщательного обзора. Цель данного исследования — собрать и обобщить работы, посвящённые прогнозному техническому обслуживанию с использованием цифровых двойников, чтобы заложить основу для дальнейших исследований. Был проведён систематический обзор литературы (СОЛ) с использованием инструмента активного обучения опубликованных первичных исследований по прогнозному техническому обслуживанию с применением цифровых двойников; всего было проанализировано 42 первичных исследования. В этом СОЛ выявлены различные аспекты прогнозного технического обслуживания с использованием цифровых двойников, включая цели, области применения, платформы цифровых двойников, типы представления цифровых двойников, подходы, уровни абстракции, шаблоны проектирования, протоколы связи, параметры сопряжения физического объекта и цифрового двойника, а также проблемы и направления их решения. Эти результаты способствуют формированию инженерного подхода к разработке программного обеспечения для прогнозного технического обслуживания с использованием цифровых двойников в академической и промышленной сферах. Данное исследование является первым систематическим обзором литературы по прогнозному техническому обслуживанию с использованием цифровых двойников. В работе даны ответы на ключевые вопросы, связанные с проектированием успешной модели прогнозного технического обслуживания на основе цифровых двойников. Установлено, что на сегодняшний день основными проблемами при проектировании таких моделей являются вычислительная нагрузка, разнообразие данных и сложность моделей, оборудования или компонентов.