ВИКОРИСТАННЯ ЦИФРОВИХ ДВІЙНИКІВ ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ УПРАВЛІННЯ ВИРОБНИЧИМИ ПРОЦЕСАМИ В УКРАЇНСЬКІЙ ПРОМИСЛОВОСТІ

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2025.4.2.13

Ключові слова:

цифровий двійник, управління виробничими процесами, Індустрія 4.0, прогнозне керування, українська промисловість.

Анотація

У статті досліджено сутність і роль цифрових двійників в управлінні виробничими процесами та узагальнено їхнє значення для поліпшення управління в промисловості України. На основі аналізу сучасних наукових підходів створено чіткий контур «дані – моделі – рішення», де цифровий двійник є каналом для перетворення потокових даних виробництва у формальні оцінки стану, прогнози та дії. Запропоновано багатошарову структуру, яка поєднує інфраструктуру промислового інтернету речей із рівнями моделей (фізично-орієнтованих, дано-орієнтованих і гібридних) та сервісами підтримки рішень, інтегрованими з MES/SCADA/APS. Показано механізми замикання контуру «план – факт» у диспетчеризації, локалізації рішень на рівні вузлів і дільниць, ураховано енергетичну складову в розклади та технологічні режими. Сформовано вимоги до ідентифікаторів, подій, атрибутів та політик доступу як умова для трасування управлінських дій. Дані досліджень і виробничі кейси демонструють, що застосування цифрових двійників зменшує простої обладнання та дільниць, стабілізує такт ліній і операцій, знижує споживання електроенергії та інших енергоресурсів, скорочує переробки й брак, підвищує точність виконання виробничого плану. У сукупності це дає змогу посилити операційний контроль і зменшити собівартість одиниці продукції. Новизна роботи полягає в акцентуванні на ефективності управління, уніфікації термінів і ролей двійника в контексті керування й уточненні зв’язку виходів моделей із KPI підприємства. Охарактеризовано обмеження впровадження цифрових двійників, зокрема неоднорідність спадкової інфраструктури, нестачу стандартних інтерфейсів, невизначеність у змішаному моделюванні ризиків кібербезпеки. Запропоновано подальші напрями дослідження та використання цифрових двійників: профілювання архітектури під типові виробничі сценарії, методики атрибуції ефектів до управлінських рішень, керування невизначеністю моделей, інтеграцію енергетичних двійників у розклади та галузеві пілоти для масштабування.

Посилання

Attaran S., Attaran M., Celik B. G. Digital twins and industrial internet of things: uncovering operational intelligence in іndustry 4.0. Decision Analytics Journal. 2024. Vol. 10. 100398. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dajour.2024.100398.

Onaji I., Tiwari D., Soulatiantork P., Song B., Tiwari A. Digital twin in manufacturing: conceptual framework and case studies. International Journal of Computer Integrated Manufacturing. 2022. Vol. 35, № 8. Р. 831–858. DOI: https://doi.org/10.1080/0951192X.2022.2027014.

ISO 23247-1:2021. Automation systems and integration – Digital twin framework for manufacturing. Part 1: Overview and general principles. International Organization for Standardization, 2021. URL: https://www.iso.org/standard/75186.html.

Macchi M., Ragazzini L., Negri E. A conceptual framework for digital twins in production scheduling and control. IFAC-PapersOnLine. 2023. Vol. 56, № 2. Р. 5661–5666. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2023.10.491.

Billey A., Wuest T. Predictive maintenance with digital twins: research landscape and future directions. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing. 2024. Vol. 83. 102729. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rcim.2024.102729.

Щеглов В. Р., Морозова О. І. Методи та технології розроблення цифрових двійників для гарантоздатних систем індустріального інтернету речей. Системи управління, навігації та зв’язку. 2022. Т. 4, № 70. С. 127–137. DOI: https://doi.org/10.26906/SUNZ.2022.4.127.

Сапон С. П. Концепція створення моделі цифрового двійника інтелектуального шпиндельного вузла. Технічні науки та технології. 2022. № 4 (30). С. 80–90. DOI: https://doi.org/10.25140/2411-5363-2022-4(30)-80-90.

Філіппова М. В., Демченко М. О., Філіппов О. В., Заєць С. В. Використання цифрового двійника для складального виробництва. Вісник Хмельницького національного університету. Серія: Технічні науки. 2024. Т. 335, № 3 (1). С. 202–208. DOI: https://doi.org/10.31891//2307-5732-2024-335-3-28.

Бровко К., Буданов П., Великогорський O., Винокурова Н. Забезпечення кількісної оцінки якості управління технологічним процесом енергоблока АЕС із застосуванням цифрового двійника. Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Інформатика та моделювання. 2025. № 3 (25). С. 3–12. DOI: https://doi.org/10.20998/2413-4295.2025.03.01.

Doroshenko V. S., Kravchenko V. P., Tokova О. V. Development of a digital twin of the technological process of consumable pattern casting using production data. Control Systems and Computers. 2020. № 3. P. 40–49. DOI: https://doi.org/10.15407/csc.2020.03.040.

Титаренко В., Костецька С., Бабік К., Дворнік А., Юрко П. Використання цифрових двійників для відновлення пошкоджених об’єктів елеваторних комплексів. Наука та будівництво. 2025. Т. 44, № 2. С. 12–27. DOI: https://doi.org/10.33644/2313-6679-2-2025-2.

Мазник Л. В., Жуковська К. В. Використання технології цифрових двійників для компенсації кадрового дефіциту та модернізацію харчової промисловості України. Економіка та суспільство. 2025. № 78. DOI: https://doi.org/10.32782/2524-0072/2025-78-152.

Філіппов О. В. Цифровий двійник виробничого процесу складання виробів: магістерська дис. Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024. 99 с. URL: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/71382.

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-12-31