Переклад статті Lean Digital Twin Pieter van Schalkwyk, співголови групи Natural Resources Work в Digital Twin Consortium, автора книги “Розробка промислових цифрових двійників”, CEO XMPRO – компанії, що пропонує цифрову платформу та рішення для створення цифрових двійників
Нещодавнє зростання уваги до промислового застосування цифрових двійників нагадує середньовічних моряків, що подорожують незвіданими водами у пошуках слави та багатства. По краях їхніх карт було написано «тут живуть дракони». Це означало небезпечні або недосліджені території, наслідуючи практику розміщення ілюстрацій драконів, морських чудовиськ та інших міфологічних істот на незвіданих ділянках карт, де, як вважалося, існували потенційні небезпеки.
Gartner, Forrester, ARC Advisory Group та інші галузеві аналітики, які досліджують різні промислові ринки, сходяться на думці, що цифрові двійники наступними роками будуть поширюватися.
Цифрові двійники привернули широку увагу і вважаються ключем до інтелектуального виробництва та інших промислових застосувань, що стосуються широкомасштабних ініціатив цифрової трансформації.
У трьох частинах публікації буде представлено методологію створення цифрових двійників за спрощеним, системним підходом від проблеми до рішення.
Завдання і як ми хочемо його вирішити?
Так як цифрові двійники – це цифрові представлення або шаблони проєктування програмного забезпечення, у якості початкових рекомендацій ми розглядаємо існуючі практики та підходи до розробки програмного забезпечення (ПЗ).
Наша мета – не розглянути все різноманіття різних підходів до розробки ПЗ, щоб знайти те, яке найбільше пасуватиме поставленому завданню. Ми зосередимося на застосуванні принципів, які використовують багато програмних стартапів, де вимоги – нечіткі, ресурси – обмежені, а спочатку треба знайти відповідність «продукт/ринок». Цей підхід, використовуваний багатьма стартапами, описується як «Ощадливий стартап» («The Lean Startup»).
Методологія ощадливого стартапу
Підприємець Кремнієвої долини Єрік Ріс вперше вжив термін «ощадливий стартап» у 2008-му році, а в 2011-му видав свій бестселер «The Lean Startup: How Today’s Entrepreneurs Use Continuous Innovation to Create Radically Successful Businesses».
Початкова концепція була спрямована на допомогу стартапам у використанні гнучкого та орієнтованого на клієнта підходу до розробки продуктів. Відтоді методологія ощадливого стартапу набула популярності серед стартапів, державних установ та міжнародних компаній як основа для створення інноваційних продуктів та бізнес-моделей. Наприклад, GE FastWorks , використовуючи підхід ощадливого стартапу, запустила по всьому світу понад 100 проєктів. Серед отриманих результатів варто відмітити: зменшення вартості програми вдвічі, подвоєння її швидкості, а також продажі продуктів, що вдвічі перевищують звичайний рівень.
Далі ми розглянемо елементи методології ощадливого стартапу, які найбільше підходять для створення цифрових двійників.
Мінімально життєздатний продукт
Ерік Ріс визначає мінімально життєздатний продукт (Minimum Viable Product, MVP) як версію продукту, яка дає вам змогу дізнатися достатньо для того, щоб перевірити ваші поточні припущення з найменшими зусиллями щодо розробки.
Поширена помилка щодо створення MVP полягає у тому, що це просто урізана версія кінцевого рішення, яке ви прагнете створити. Цей погляд ігнорує філософію, яка лежить в основі концепції MVP, а саме – якомога швидше перевірити свої припущення, отримуючи відгуки користувачів.
З нашого досвіду, розробка високоякісних макетів та інтерактивних прототипів була потужним інструментом для створення початкових MVP для цифрових двійників. Оскільки ця початкова фаза експериментів не передбачає жодних розробок, можна швидко переробити прототипи та отримувати численні відгуки.
Підтверджене навчання
Підхід ощадливого стартапу спирається на науковий метод, рекомендуючи для прийняття рішень проводити фальсифіковувані експерименти. Це різко контрастує з традиційним підходом, який передбачає створення складного всеосяжного плану перед тим, як розпочати фазу розробки проєкту.
Для більшості промислових підприємств створення цифрових двійників досі є незвіданою територією. Саме тому підхід, початково розроблений для стартапів, може бути корисним для орієнтування в процесі інновацій в умовах невизначеності.
Проводячи невеликі експерименти з вимірюваними результатами, ви зможете вносити постійні коригування на основі реальних відгуків користувачів, а не на своїх початкових припущеннях (які часто бувають неправильними).
Використання підходу підтвердженого навчання (validated learning) запобігає невдачі бездоганного виконання плану, у якому закладене вже застаріле рішення.
Будуйте – Вимірюйте – Вчіться
Цикл «створення – вимірювання – навчання» є ключовим елементом методології ощадливого стартапу. Він складається з перетворення ваших ідей в MVP, отримування відгуків від користувачів та прийняття рішень на основі отриманих знань.
Ерік Ріс наголошує на мінімізації загального строку завершення циклу «створення – вимірювання – навчання». Це особливо актуально до промислових організацій, які діють в гіпер-конкурентному середовищі, де впровадження інновацій швидше за суперників може мати величезне значення.
Наш досвід роботи з клієнтами в активомістких галузях показує, наскільки великий вплив можуть мати цифрові двійники на діяльність компанії. Коли ви працюєте в масштабах, де година простою вартує сотні тисяч доларів втрачених доходів, навіть невеликі проєкти цифрових двійників можуть забезпечити достатню рентабельність інвестицій (ROI) для фінансування додаткових розробок.
Велика міжнародна нафтогазова компанія скоротила витрати та втрати виробництва на 8 млн доларів США за 6 місяців завдяки використанню цифрового двійника нафтового родовища. Він застосовується для оптимізації технічного обслуговування та інспекційних перевірок. Замовник з гірничовидобувної галузі використовує цифровий двійник підземної конвеєрної системи задля скорочення часу простою. Виявлення одного типу причини збоїв призводить до збільшення щорічного доходу на понад 3 млн доларів США.
У цій публікації ми виділили та застосували найважливіші елементи цього підходу, щоб допомогти промисловим підприємствам створювати цифрових двійників, які вирішують реальні проблеми та не потребують місяців для проєктування й розробки.
Практичний підхід до ощадливого стартапу
У 2011 році досвідчений підприємець у сфері програмного забезпечення Еш Маурія розширив роботу Еріка Ріса та випустив «Running Lean: Iterate from Plan A to a Plan That Works». У книзі Еш пропонує практичний і систематичний процес застосування методології ощадливого стартапу.
Відтоді у своїй роботі Еш спирався на ці концепції та створив систему безперервних інновацій (Continuous Innovation Framework). Її структура складається з трьох ключових кроків:
Моделюйте
Спочатку задокументуйте свої початкові припущення у простому форматі. У системі безперервних інновацій практики дуже часто використовують адаптовану версію полотна бізнес моделі (Business Model Canvas), описану Алексом Остервальдером та Івом Пен’є в книзі «Business Model Generation».
Визначайте пріоритети
Перш ніж почати створювати MVP, ключовим кроком у вашому проекті Digital Twin має бути розуміння того, що потрібно створити. Знайти правильну проблему для вирішення може бути складно.
Ми розробили матрицю ранжування цифрових двійників, яка дозволяє міжфункціональним командам швидко аналізувати потенційні варіанти використання цифрових двійників і визначати їх пріоритети на основі таких факторів, як вплив на бізнес і технічна здійсненність. Ви побачите її далі.
Перевіряйте
Як тільки стає відомо, які проблеми вартують вирішення, можна переходити до визначення MVP та перевірки припущень за допомогою швидких експериментів. Правильний експеримент оптимізує швидкість, навчання та зосередженість. Він має мету, фальсифіковувану гіпотезу, яку можна перевірити, визначений графік та один ключовий показник, який потрібно відстежувати.
Приклади експериментів:
| № | Мета | Гіпотеза | Графік | KPI |
| 1 | Підтвердити, що ми вирішуємо правильну проблему | Опитування по проблемі підтвердять, що причиною 30 годин простою є циклонні насоси | 1 тиждень | Кількість позитивних відповідей |
| 2 | Перевірити, які функції варто вбудувати в цифровий двійник циклонного насоса | Прості макети підтвердять, що цифровий двійник зменшить тривалість простою циклонних насосів | 2 тижні | Рейтинг пріоритетів функцій |
| 3 | Перевірити, що можна отримати актуальні дані, необхідні для вирішення проблеми | Розробка початкового рішення підтвердить, що можна отримати доступ до потрібних актуальних даних в режимі реального часу | 2 тижні | Побачити актуальні дані у застосунку |
| 4 | Підтвердити, що можна покращити операційні показники | Впровадження цифрового двійника на одному майданчику зменшить тривалість простою циклонних насосів на 30% | 12 тижнів | Години простою |
| 5 | Масштабувати покращення операційних показників на інші заводи | Впровадження цифрового двійника на 3 нових майданчиках дасть ROI 3 млн доларів США | 12 тижнів | Вигода від скорочення простою |
Головне – проводити швидкі експерименти, які базуються один на одному та надають вам більше знань і підтверджень по мірі вашого розвитку.
Застосування підходу ощадливого стартапу до цифрових двійників
Ми адаптували принципи методології ощадливого стартапу та практичні інструменти з «Running Lean…» та системи безперервної інновації, щоб допомогти промисловим компаніям впроваджувати інновації так само просто, як це роблять стартапи, в незвіданій області цифрових двійників.
Переваги використання ощадливого підходу до розробки цифрових двійників
Ощадливий цифровий двійник зосереджується на розгляді ключового показника цінності бізнеса з визначеною фінансовою вигодою, яку можна перевірити за короткий період часу. Це забезпечує короткострокове повернення інвестицій, яке можна використовувати для фінансування розробки більш досконалих виробничих двійників. Це усуває питання витрат та ризиків, пов’язаних з проєктами, де багато часу витрачається на визначення вимог, специфікації, створення архітектури та цикли розробки в стилі водоспаду.
Витрати та ризики в цьому підході значно зменшуються, оскільки початкові етапи перевірки відповідності продукту ринку зазвичай вимірюються днями та тижнями, а не місяцями і роками. Шлях для розробки цифрових двійників все ще невідомий, але, спираючись на підхід ощадливого стартапу, можна прокласти чіткий маршрут до успіху в умовах невизначеності.
Сподобалась перша частина? Тоді читайте другу.