Hlavní strana -> Časopis IT Systems -> Rok 2025 -> IT Systems 10/2025 -> Digitální dvojče aneb Když virtuální svět řídí ten skutečný
IT SYSTEMS 10/2025 , EAM/CMMS - Správa majetku a údržby , CAD/CAM/CAE/PLM/3D tisk

Digitální dvojče aneb Když virtuální svět řídí ten skutečný

Tomáš Ječný

Je to už pár desetiletí, co jsem se poprvé setkal s pojmem stochastická analýza lineárních systémů. Tehdy jsem ještě netušil, že principy, nad nimiž jsem se potil s jedinou „neochmatanou“ knihou o kosinové transformaci matic v technické knihovně, se jednou stanou základem pro něco, co dnes nazýváme digitální dvojče (Digital Twin) – koncept, který mění způsob, jak navrhujeme, testujeme i provozujeme složité technologické systémy.


Abych vás nezahltil ornamentální matematikou, dovolím si začít malým kvízem: Co má společného projekt Manhattan, ruleta v Monte Carlu a digitální dvojče? Odpověď se skrývá v závěru článku – a možná vás překvapí.

Digitální dvojče je víc než jen simulace

Digitální dvojče je živý matematický model fyzického systému – letadla, turbíny, elektrárny nebo železniční soupravy – který napodobuje jeho strukturu i chování v reálném čase. Na rozdíl od běžných návrhových nástrojů typu CAD nebo CAE nejde o statický model, ale o dynamický digitální otisk, do nějž proudí data z provozu, senzorů i servisních systémů. Je to vlastně paralelní realita, která umožňuje testovat scénáře, které by byly ve skutečném světě příliš nákladné nebo nebezpečné. Nikdo přece nebude zkoušet náraz vlaku „naživo“ nebo simulovat havárii turbíny v reálném provozu.
Digitální dvojče není statický model, ale dynamický digitální otisk systému, do nějž proudí data z provozu, senzorů i servisních systémů.

Od vývoje stíhačky ke crash testům aut

Myšlenka digitálního dvojčete má své kořeny hluboko v historii inženýrství. Když společnost Dassault vyvíjela nové stíhací letouny, pochopila, že dřív, než postaví první kus, potřebuje nejprve digitální model celého letadla. Tak vznikl software Catia – nástroj, který umožnil matematicky popsat a simulovat chování komplexního systému ještě před jeho výrobou. Podobnou cestou se vydala i divize EDS koncernu General Motors, když pomocí superpočítačů CRAY realizovala první virtuální crash testy vozů Opel. Místo desítek zničených prototypů se testovalo matematicky – a výsledkem byly dramatické úspory i rychlejší vývoj. Právě tehdy se zrodila myšlenka, že digitální dvojče může řídit i neexistující systém – a že matematika může být levnější než ocel.
 
 

Standardizace je jazyk, kterému průmysl rozumí

S rozmachem digitalizace narazil průmysl na starý známý problém – každý model mluví jiným jazykem. Odpovědí se staly ASD standardy řady S, vyvinuté původně pro letecký a obranný průmysl. Ty definují, jak mají vypadat datové struktury, jak se mají popisovat komponenty, provozní parametry, servisní intervaly i pravidla chování systému. Díky nim je možné propojit submodely turbíny, převodovky nebo radaru do jednoho integrovaného digitálního dvojčete. Takové modely dnes umožňují nejen simulovat chování systému, ale i predikovat budoucí vývoj, optimalizovat údržbu a řídit náklady v průběhu celého životního cyklu.
Digitální modely umožňují nejen simulovat chování systému, ale i predikovat budoucí vývoj a např. optimalizovat údržbu.

Řízení životního cyklu

Tradiční pohled na technologické systémy se často soustřeďuje hlavně na pořizovací cenu. Jenže ta u složitých zařízení tvoří pouhou třetinu celkových nákladů. Zbylé dvě třetiny představuje provoz, servis, modernizace a vyřazení. Digitální dvojče umožňuje tento cyklus řídit komplexně:
  • modeluje a předpovídá provozní náklady,
  • zrychluje rozhodování,
  • snižuje výdaje na údržbu o 10–30 %,
  • zvyšuje spolehlivost a dostupnost zařízení.
Firmy, které digitální dvojče úspěšně implementovaly, hlásí nejen úspory, ale i zásadní změnu kultury rozhodování – z intuice na data.
 

Od elektrárny po město

Digitální dvojčata se dnes uplatňují ve všech oblastech – od průmyslu po infrastrukturu:
  • Energetika využívá digitální modely k řízení výkonu a údržby elektráren, s úsporami energie až 40 %.
  • Železnice používá dvojčata k plánování oprav a prediktivní údržbě vozidel i tratí.
  • Města budují tzv. urban twins – jako například Virtual Singapore, kde 3D model města integruje data o dopravě, energiích i infrastruktuře a umožňuje simulovat budoucí rozvoj.
To všechno má společného jmenovatele: bez digitálního dvojčete nelze komplexní systém efektivně řídit.

Výzvy digitálního světa

Zavedení digitálního dvojčete není triviální. Vyžaduje kvalitní data, standardizaci, znalost domény i bezpečnostní architekturu. Firmy se musí vyrovnat s otázkami ochrany duševního vlastnictví, interoperabilitou systémů i tím, jak udržet model aktuální v čase. Zásadní výzvou je i lidský faktor – potřeba lidí, kteří rozumí jak technologii, tak matematice, IT i ekonomice. Právě tito odborníci tvoří most mezi fyzickým a digitálním světem.
 
A teď slíbený kvíz: co má Monte Carlo společného s digitálním dvojčetem? Metoda Monte Carlo, vyvinutá během projektu Manhattan (vývoj jaderné bomby), je matematicko-stochastický přístup, který umožňuje simulovat náhodné procesy. Dnes tvoří základ pro většinu simulačních výpočtů nad digitálními dvojčaty – pomáhá modelovat rizika, poruchy i pravděpodobnostní chování systémů. Jinými slovy, stejná matematika, která kdysi pomáhala pochopit atom, dnes pomáhá řídit turbínu.
Digitální dvojče dává možnost dělat kvalifikovaná rozhodnutí, snižovat náklady a zvyšovat bezpečnost a spolehlivost systémů.

Matematika, která se vyplatí

Digitální dvojče není jen další módní pojem. Je to strategický nástroj pro řízení složitosti, který spojuje svět inženýrů, datových analytiků i manažerů. Firmám dává možnost dělat kvalifikovaná rozhodnutí, snižovat náklady a zároveň zvyšovat bezpečnost a spolehlivost systémů. A pokud tento článek inspiruje alespoň jednoho čtenáře k tomu, aby znovu objevil krásu matematiky – pak má digitální dvojče i svůj lidský rozměr.
 
Ing. Tomáš Ječný
Autor článku je Business Development Director společnosti PragoData. Má dlouholetou praxi v oblasti vývoje a implementace strategických systémů.
Chcete získat časopis IT Systems s tímto a mnoha dalšími články z oblasti informačních systémů a řízení podnikové informatiky? Objednejte si předplatné nebo konkrétní vydání časopisu IT Systems z našeho archivu.