Цифровая платформа для создания 3D моделей + платформа оцифровки территорий

Интересно наблюдать за так называемым процессом цифровизации 21 века. К сожалению, перекос в сторону оцифровки пользователей перевешивает все другие начинания цифры, в итоге, сам термин уже несёт в себе серьёзный негатив. Covid в целом принёс ещё больше перекосов, стали очевидными негативные тенденции, которым дают громкие названия, такие как цифровая тюрьма, цифровой тоталитаризм и т.д. Причём, это касается не только РФ, но и фактически всего мира, где собираются большие данные. Таких перекосов можно было избежать, концепция на эту тему тут. Но бенефициары не торопятся расставаться с монопольным положением на рынке, и очень хотят потанцевать на этих граблях.

Не будем им мешать, есть другие, более важные (в своей перспективе) направлениях развития цифры. О них и пойдёт речь. Я предлагаю рассмотреть две большие концепции, которыми я озаглавил эту публикацию:

1. Цифровая платформа для создания 3D моделей объектов (цифровых двойников) – концептуально отличный от существующих IT решений, его можно назвать "платформенный САПР", онлайн инструмент для проектирования, дизайна, архитектуры, науки, расчётов и т.д., который позволит создавать новые изделия, технологии, производства и в перспективе управлять последними в единой программно-аппаратной среде.

2. Цифровая платформа и технологии оцифровки территорий – это похожая на первую концепцию платформа, но которая аккумулирует данные о территориях, недрах, водных ресурсах и т.д. с применением автоматизированных систем сбора данных (дроны, роботизированные системы мониторинга, отбора и анализа проб, бурения, и т.д.). Результатом получаем цифровую 3D модель территории, которая позволяет вести учёт ресурсов, проводить экологический мониторинг, мониторинг погоды (территориальный), планировать развитие территории, сельское хозяйство, разработку полезных ископаемых, и т.д. Это динамическая система, данные для которой постоянно (регулярно) обновляются.

Каждая концепция позволит не только создать софт для будущего цифрового производства, но и весь спектр необходимых технологий, которые будут определять развитие нашего пространства – виртуального, дополненной реальности, и физического пространства, которое, все таки не такое маленькое - 1/6 часть суши. По этой причине именно эти две концепции цифровизации и необходимо развивать. Кроме того, в мире, аналогов таких систем с комплексным подходом просто нет, поэтому все находятся на стартовой площадке плюс минус в равных условиях.

Теперь более подробно, что и зачем. Для создание 3D моделей (изделий, деталей, механизмов, любых объектов от модели атома до галактики) необходим софт. Сейчас это огромное количество отраслевых решений, имеющих общую аббревиатуру САПР (и там внутри много всего CAD, CAM, CAE, PLT, CALS и т.д.). Основой этих систем являются 2 технологии – база данных и графический движок, с выводом этой информации на экран. Есть еще расчетные системы, но их интеграция - уже не такая проблема для платформенного решения. База данных - параметры, материалы, изделия, полуфабрикаты, готовые изделия и т.д. это в большинстве уже готовые 3D модели (или исходные данные для моделей), которые можно использовать в проектах.

Графическая система – технология, которая позволяет отображать на экране во всех плоскостях (и в условном 3D) графический объект, динамику объекта(ов), а также данные, которые к нему относятся (описание, характеристики, результаты расчетов и т.д.). Самое важное и необходиоме отличие от существующих САПР – отсутствие ограничений по масштабированию отображения 3D моделей – можно отобразить модель атома, а можно – модель галактики – принципиальной разницы нет. И если это один движок – то все в порядке, переход от одного масштаба 3D модели к другому будет бесшовным. Все остальное – это интерфейс и алгоритмы работы с объектами 3D модели, которые будут наполнять базу данных.

Для пользователя будет меняться только интерфейс при редактировании объектов – в зависимости от дисциплины и самого объекта. Например, если это электрический двигатель, то можно выбрать интерфейс работы с электрической частью, можно с механической, можно с дизайном двигателя. Но для механика автоматически будет подгружаться интерфейс для работы с механической частью, для электрика – с электрической, для дизайнера – с дизайном.

Такая платформа позволит разрабатывать любые модели (объекты) без ограничений по размерам и сложности, а значит, не будет технологической проблемы разработать новый материал, рассчитать его статические и динамические характеристики, провести испытания (занести результаты в базу данных), разработать технологию производства, завод для его производства, далее – уже можно применять в изделиях – автомобилях, самолётах, домах – все в одной графической среде с использованием единой базы данных. Нет необходимости переносить данные, конвертировать, использовать разное ПО и т.д.

Подключаем к платформе сервис логистики – и получаем сроки реализации и стоимость любого проекта. Соответственно, инвестор получит чёткое представление об окупаемости, сможет привлекать инвестиции к своему проекту, и использовать наработки в других проектах. Также, эта платформа решает огромное количество задач – упрощаются междисциплинарные взаимодействия, быстрее интегрируются новые разработки в готовые решения.

Кроме практической задачи разработки идей, технических решений, дизайна, ноу-хау – платформа позволит решить общую проблему с авторскими правами – т.е. автор, тот, кто придумает какой-либо концепт, решение, материал, будет его владельцем, и система, при обращении к его разработке будет перечислять автоматически небольшой процент за каждое использование его решения в других проектах. А искусственный интеллект будет следить, чтобы не было дубликатов решений на платформе.

Пример – компания разрабатывает автомобиль. Можно взять готовый проект двигателя, автомобильной платформы, подвески, создать свой дизайн кузова, и получить готовое решение в достаточно короткий срок. Система искусственного интеллекта может рассчитать число конструктивных изменений, если оно не критично, то не потребуется реальный краш тест, достаточно виртуальных симуляций. Пользователь сможет также вносить свои изменения – выбирать цвет, дизайн интерьера – и заказать себе кастомизированный автомобиль. А сборка уже не обязательно будет на заводе этой марки - компоненты привезут на ближайший сборочный завод (имеющий сертификат цифрового контроля качества), где произведут сборку и оттуда доставят заказ клиенту.

Необходимо отметить ещё один аспект – имея инструмент разработки 3D моделей, необходимо его интегрировать в разработку компьютерных игр. Это позволит часть проектов реализовать в игровой среде. При этом, созданная 3D модель в одном сегменте, может быть использована в другом. Например, оцифрованный ландшафт и строительные объекты, можно будет применять в играх, т.к. это одна и та же цифровая модель, созданная на едином принципе. Такой подход существенно расширяет возможности различных сегментов бизнеса. Концепт, появившийся в игре можно будет доработать инженерно и реализовать (например, здания, автомобили, самолеты, космические станции и т.д.), а модели, созданные для производства, использовать в играх – в том числе для симуляций и тестирования.

Получаем мечту 6-го технологического уклада – производство под заказ, под запросы пользователя, привлечение игровой индустрии к реальному сектору - производству, можно будет размещать заказы на разработку дизайна, сложных проектов в игровой среде.

Реализация предложенного концепта решает огромное количество вопросов, в том числе связанных с занятостью, доходами, авторскими правами, эффективностью использования ресурсов, качеством продукции, перепроизводством, экологией и т.д. Это также передовое решение 6го технологического уклада, реализовав которое, можно говорить о лидерстве в нескольких сегментах (а как я упомянул – этот рынок пока не занят корпорациями зла). Но для полноты картины необходимо доработать второе решение и создать эффективные технологии для оцифровки и мониторинга территорий.

Второй концепт – это более сложная задача с точки зрения необходимости создания комплекса технологий для оцифровки окружающего нас пространства. В рамках наших территорий это достаточно востребованная задача. Тут обойтись фотографиями со спутников не удастся, т.к. в этот периметр входит исследование недр, рек, озер, рельефа, почвы и т.д.

Для чего это нужно? Применений очень много – сельское хозяйство, управление лесным хозяйством, планирование территорий, строительство, инфраструктурные проекты, экология и т.д.

Сельское и лесное хозяйство – это большие темы, которые во первых взаимосвязаны и их можно еще больше интегрировать между собой.

Для сельского хозяйства такая платформа крайне важна. С ее помощью можно будет осуществлять планировку полей, выравнивание, производить анализ почв, получать рекомендации, какие культуры на данном участке предпочтительно выращивать и т.д. Также планировать посадку защитных лесных массивов между полями, чтобы предотвращать эрозию почв, иметь безопасное разделение полей, создавать локальный микроклимат.

Для учёта лесов, планирования лесозаготовки, эта платформа также необходима. Кроме получения фактических данных можно планировать выращивание определенного вида лесов, увеличивать разнообразие (допустим, с помощью дронов не только производить мониторинг, но и распространять семена различных видов деревьев, кустарников, чтобы расширить локальное разнообразие флоры, можно планировать будущие ландшафты территорий, использовать заброшенные сельско-хозяйственные поля для лесозаготовки и т.д.). Роботизированную сельскохозяйственную технику в период простоев, использовать для посадки саженцев кустарников, деревьев, распространению семян.

Проблемой является более длительный цикл мониторинга – для сельского хозяйства это 1-3 сезона, после которых уже можно получать ощутимые результаты, а вот чтобы вырастить тысячелетний лес – нужны соответственно временные промежутки. Но в долгосрочной перспективе можно будет прогнозировать вид ландшафта, его изменение в перспективе 50-100 лет (эти данные нужно конечно накопить).

Сами данные можно будет собирать автоматически, например, с помощью передвижных автоматизированных комплексов, на которых будут базироваться дроны. Пример: комплекс подъезжает к определенному участку, дроны поднимаются, фотографируют ландшафт с заранее намеченных точек, определяют количество деревьев, для сельского хозяйства – количество урожая, сорняков, берут образцы почвы, воды из водоёмов для проведения анализа, возвращаются на базу. Комплекс анализирует образцы, записывает результаты в базу данных. В дальнейшем, искуственный интеллект, специализированные алгоритмы, дают рекомендации для сельхозугодий по поливу, удобрениям, прополке сорняков, и т.д. Для лесных систем – какие высадить деревья, как улучшить разнообразие, где произвести вырубку.

Эта платформа позволит использовать данные любому хозяйствующему субъекту, позволит экономить значительные средства на специализированное программное обеспечение и не потребует вложений в IT инфраструктуру, что важно для сельского хозяйства.

Чтобы все это работало, необходимы сервисные компании, которые будут предоставлять беспилотную технику для мониторинга территорий, посадки лесонасаждений, предоставлять автоматизированные комплексы для сбора и анализа данных. Но по сути, таких комплексов нужно не так много, если автоматизировать логистику, часть задач смогут решать беспилотники других служб – например, МЧС – имея определённые запланированные маршруты, они могут также использоваться для этих целей.

Где-то смогут использоваться перспективные модели, которые будут проходить лётные испытания, или военные версии. Т.е. задача, со временем покрыть максимальную территорию для мониторинга с воздуха, особенно критичные сельскохозяйственные точки, промышленные объекты, заповедника – вполне решаема.

Интеграция.

Описанные платформы пересекаются между собой в момент, когда цифровой объект из первой платформы (допустим завод или город) нужно где-то разместить. Необходимо учитывать ландшафт территории, инфраструктуру, розу ветров, погодные условия, влияние на экосистемы и т.д. Собирая данные территорий и подготавливая площадки естественным способом, можно многое просчитать заранее, вырастить парковые зоны, аллеи, а затем встроить новые города в эти подготовленные экосистемы. Это позволит сократить многие издержки, а также создаст технологии для такого встраивания (новые строительные технологии, материалы, строительная техника, энергетика, коммуникации и т.д.)

В этой статье описана только небольшая часть преимуществ, которые данные концепты несут в себе. Задача – привлечь внимание технологических лидеров в IT индустрии к огромному рынку возможностей, который ещё никем толком не занят. В рамках страны, перспективным является создание единой такой платформы, и интеграция всех сопутствующих технологий вокруг неё. Многие компании вкладываются в "готовые" решения от зарубежных разработчиков, но их эффективность и целесообразность вызывает много вопросов. Объединение усилий лидеров IT сектора, промышленности, добывающих отраслей, могут сделать эту задачу решаемой.

Вся эта история также является экспортной, причём можно экспортировать не только платформу, не только технологические решения вокруг нее, но и сами продукты платформы – причём, где производятся их компоненты – не так важно, важна логистика, оцифровка этапов производства, сертификация производственных цепочек, т.е контроль качества промежуточных и конечного продукта. А где распечатают детали, где их соберут роботы в готовый продукт – по сути будет не так важно.

Вот такой дивный мир можно создать, если посмотреть в эту сторону цифровизации. И очень не хочется смотреть в сторону цифрового тотального контроля, который сейчас очень массово внедряют и тестируют – это тупик.

#индустрия4.0,#цифровизация, #цифровые_платформы, #6й_технологический_уклад