Труды КНЦ (Технические науки вып. 3/2024(15))

Keywords: critical infrastructure, industrial-natural complex, situational modeling system, digital twin, preventive safety analytics Acknowledgments: the study was carried out within the framework of the Putilov Institute for Informatics and Mathematical Modeling of the Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences state assignment of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation, research topic "Development of theoretical and organizational- technical foundations of information support for managing the viability of regional critical infrastructures of the Arctic zone of the Russian Federation" (project No. FMEZ-2022-0023). For citation: Fridman A. Ya., Masloboev A. V. Situational digital twins in management of critical infrastructures: specification of requirements // Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2024. Vol. 15, No. 3. P. 41-49. doi:10.37614/2949.1215.2024.15.3.003. Введение На сегодняшний день актуальным и перспективным направлением исследований в области ситуационного управления безопасностью и устойчивым функционированием критических инфраструктур является разработка цифровых моделей-двойников гетерогенных групп взаимосвязанных критически важных объектов (комплексов), образующих эти инфраструктуры, для повышения их надежности, защищенности и жизнеспособности. Своевременность данных исследований подтверждается директивными документами [1-3], принятыми на государственном уровне, а также результатами обзорных исследований [4-8], анализирующих российский и зарубежный опыт создания и применения цифровых двойников в различных сферах деятельности. Отечественный аналитический обзор [8] не является исчерпывающим, но обобщает широкий круг вопросов, касающихся внедрения цифровых двойников в критические секторы экономики и промышленности. Согласно работе [8] под цифровым двойником в широком смысле понимается любая цифровая копия (концептуальная, математическая, имитационная или киберфизическая модель, виртуальная или электронная копия и т. д.) живого или неживого объекта, процесса или системы (как правило, с невысоким уровнем адекватности), отражающая по определению наиболее существенные для заданной цели и условий характеристики исследуемого физического объекта или процесса. В реальной практике, особенно в критических приложениях таких, как превентивная аналитика безопасности и управление устойчивостью критических инфраструктур, цифровые двойники представляют собой специализированные модельные или программно-технические решения, которые должны удовлетворять жестким требованиям и критериям в части обеспечения высокого уровня адекватности виртуального объекта реальному физическому объекту. В исследовании [4] предлагается оригинальная классификация цифровых двойников, основанная на уровнях интеграции данных и взаимодействия цифрового и реального физического объектов. Выделяют три основных типа цифровых двойников [8]: цифровая модель (Digital Model), в рамках которой не существует автоматизированного потока данных между физической и виртуальной составляющей объекта; цифровая тень (Digital Shadow), в рамках которой автоматизирован односторонний поток данных от физического объекта к виртуальному объекту; цифровой двойник (Digital Twin), который предполагает двусторонний обмен информацией между цифровым и реальным объектами. В данной работе, основываясь на типологии [4], рассматривается спецификация требований к цифровым двойникам для ситуационного управления критическими инфраструктурами на примере промышленно-природных комплексов с использованием ситуационной системы моделирования. Разработанные для формализации и автоматизации управления отдельными компонентами критических инфраструктур ситуационная концептуальная модель и ее расширения, являющиеся ядром системы ситуационного моделирования, находятся на стыке типов цифровая модель (Digital Model) и цифровая тень (Digital Shadow), однако в случае успешной практической реализации могут быть позиционированы, как полноценный цифровой двойник (Digital Twin) для исследуемого класса объектов. Материалы и методы В соответствии с работой [4] и аналитическими и экспертными материалами, систематизированными в исследовании [8], цифровая модель — это цифровое представление существующего или проектируемого реального объекта, в рамках которого не реализуется Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2024. Т. 15, № 3. С. 41-49. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2024. Vol. 15, No. 3. P. 41-49. © Фридман А. Я., Маслобоев А. В., 2024 42