Игорь Борисович Шубинский – доктор технических наук, профессор, заместитель руководителя НТК
ул. Нижегородская, д. 27, стр.1, Москва
Igor B. Shubinsky, Doctor of Engineering, Professor, Deputy Director of Integrated Research and Development Unit
27, bldg 1 Nizhegorodskaya St., 109029, Moscow
Хендрик Шебе – доктор физико-математических наук, заведующий отделом анализа рисков и опасностей
Кельн
Hendrik Schäbe, Dr. rer. nat. habil., Head of Risk and Hazard Analysis
Cologne
Ефим Наумович Розенберг – профессор, доктор технических наук, первый заместитель Генерального директора
ул. Нижегородская, д. 27, стр.1, Москва
Efim N. Rozenberg, Professor, Doctor of Engineering, First Deputy Director General
27, bldg 1 Nizhegorodskaya St., 109029, Moscow
Цель данной статьи заключается в оценке преимуществ применения технологии цифровых двойников по сравнению со стандартными подходами построения безопасносй двухканальной системы.
Методы. Система описывается с помощью Марковской модели. Эта модель позволяет определить количественные характеристики безопасности при наличии в системе защитных отказов.
Результаты. Выведены основные количественные показатели безопасности системы как среднее время до опасного отказа и среднее время до защитного отказа, а также количественные соотношения основных и дополнительных затрат для партии продукции.
Заключение. Преобразование исходного объекта в систему с цифровыми двойниками позволяет значительно снизить интенсивность опасных отказов. Данный эффект может быть получен не только с помощью технологии цифровых двойников, но и вследствие переводов системы в состояния защитных отказов при каждом событии несовпадения результатов работы исходного объекта и/или цифровых двойников. Установлено, что среднее время до защитного отказа системы при этих условиях не меньше среднего времени до отказа исходного объекта. Это означает, что при достижении высокой эффективности повышения безопасности есть возможность сохранить надежность системы на уровне не ниже уровня надежности исходного объекта. Введение в состав системы цифровых двойников – это новый, еще не апробированный подход к обеспечению безопасности системы. Решение о целесообразности дополнительных затрат принимают совместно заказчик и разработчик системы. При этом надо учитывать, что при большой партии изготавливаемых технических систем нивелируется влияние дополнительных затрат и сохраняется эффект значительного повышения безопасности систем.
The Aim of this paper is to evaluate the advantages of digital twin technology as compared with the conventional approaches to the design of a vital two-channel system.
Methods. The system is described with a Markovian model. This model allows defining the quantitative safety characteristics if the system is affected by right-side failures.
Results. The system’s primary quantitative safety indicators were identified as the mean time to wrong-side failure and mean time to right-side failure along with the quantitative relations of the prime and additional costs for a batch of products.
Conclusion. Transforming the initial item into a system with digital twins allows significantly reducing the rate of wrong-side failures. This effect may be obtained not only with the use of digital twins, but also as the result of the system transitioning into the state of right-side failure in each event of discrepancy betwin the initial item and/or the digital twins. It has been established that the mean time to right-side failure under such conditions is not less than the mean time to failure of the initial item. That means that highly efficient measures for safety improvement allow maintaining the system dependability at a level not lower than that of the initial item. The introduction of digital twins into a system is a new, not yet tested way of ensuring system safety. The decision on the benefits of additional costs is taken by the customer and system developer together. At the same time, it must be taken into consideration that in case of large batches of manufactured technical systems, the effect of additional costs is reduced and the effect of significantly improved safety is maintained.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.