ЕМЕРДЖЕНТНІСТЬ У ЦИФРОВИХ ДВІЙНИКАХ ВИРОБНИЦТВА
DOI:
https://doi.org/10.20998/2079-004X.2026.1(13).11Ключові слова:
цифровий двійник, складні системи, емерджентність, виробничі системи, ентропія, стійкість, Industry 5.0Анотація
Прискорений розвиток технології цифрових двійників суттєво розширив можливості моделювання, моніторингу та оптимізації сучасних виробничих систем. Водночас у більшості сучасних досліджень цифрові двійники переважно розглядаються як інструменти імітаційного моделювання, тоді як недостатня увага приділяється емерджентній поведінці, що виникає внаслідок взаємодії підсистем. Емерджентність є ключовою властивістю складних систем, у яких динаміка системного рівня не може бути повністю пояснена ізольованою поведінкою окремих елементів. У даному дослідженні розроблено строгий математичний апарат для вивчення емерджентних явищ у цифрових двійниках виробничих систем. Цифровий двійник представлено як динамічну мережу взаємопов’язаних підсистем, що описуються системою зв’язаних диференціальних рівнянь. Для оцінювання колективної складності введено ентропійний індекс емерджентності. Аналітично доведено дві теореми стійкості та одну теорему оптимальності. Крім того, сформульовано варіаційний Принцип мінімальної емерджентної складності, який встановлює прямий зв’язок між інформаційною складністю та ефективністю виробництва. Числові експерименти, підтверджені чотирма науковими ілюстраціями, верифікують запропоновані теоретичні результати. Розроблена формалізація створює теоретичну основу для інтелектуального моніторингу, адаптивного керування та виробничих середовищ нового покоління в концепції Industry 5.0.
Посилання
Grieves M., Vickers J. Digital Twin: Mitigating Unpredictable, Undesirable Emergent Behavior in Complex Systems // Transdisciplinary Perspectives on Complex Systems. – Cham: Springer, 2017. – P. 85–113. – DOI: 10.1007/978-3-319-38720-7_4
Tao F., Zhang M. Digital Twin Shop-Floor: A New Manufacturing Paradigm for Future Intelligent Manufacturing // IEEE Access. – 2017. – Vol. 5. – P. 20418–20427. – DOI: 10.1109/ACCESS.2017.2754586.
Bar-Yam Y. Dynamics of Complex Systems. – Reading, MA : Addison-Wesley, 1997. – 848 p. – ISBN: 978-0-201-40993-6.
Holland J. H. Emergence: From Chaos to Order. – Oxford : Oxford University Press, 1998. – 257 p. – ISBN: 978-0-19-5115
Kritzinger W., Karner M., Traar G. et al. Digital Twin in Manufacturing: A Categorical Literature Review and Classification // IFAC-PapersOnLine. – 2018. – Vol. 51, iss. 11. – P. 1016–1022. – DOI: 10.1016/j.ifacol.2018.08.474.
Grieves M. Digital Twin: Manufacturing Excellence through Virtual Factory Replication : white paper. – 2014. – 18 p.
Shannon C. E. A Mathematical Theory of Communication // Bell Syst. Tech. J. – 1948. – Vol. 27, iss. 3. – P. 379–423. – DOI: 10.1002/j.1538-7305.1948.tb01338.
Holland J. H. Complex Adaptive Systems // Daedalus. – 1992. – Vol. 121, № 1. – P. 17–30.
Prigogine I., Stengers I. Order Out of Chaos: Man's New Dialogue with Nature. – New York : Bantam Books, 1984. – 350 p. – ISBN: 978-0-553-38942-2.
Tao F., Qi Q. Make more digital twins // Nature. – 2019. – Vol. 573. – P. 490–491. – DOI: 10.1038/d41586-019-02869-8
Rasheed A., San O., Kvamsdal T. Digital Twin: Values, Challenges and Enablers from a Modelling Perspective // IEEE Access. – 2020. – Vol. 8. – P. 21980–22012. – DOI: 10.1109/ACCESS.2020.2970143.
Liu M., Fang S., Dong H. et al. Review of Digital Twin about Concepts, Technologies, and Industrial Applications // J. Manuf. Syst. – 2021. – Vol. 58, part B. – P. 346–361. – DOI: 10.1016/j.jmsy.2020.09.018.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Технологiї в машинобудуваннi
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
