Прототип цифрового двойника агропредприятия
Цифровой двойник агропредприятия Прогнозирование урожайности Имитационное моделирование Выбор оптимальной культуры Технологическая карта
Цель работы – разработка и испытание прототипа цифрового двойника агропромышленного предприятия с функцией онлайн прогнозирования урожайности, нештатных ситуаций и обеспечения поддержки принятия  решения.
Цифровой двойник создается с целью моделирования деятельности сельхозпроизводителя на основе методов искусственного интеллекта.  Цифровой двойник позволит подбирать эффективную бизнес-модель, планировать какую культуру лучше выращивать на конкретном поле в предстоящем вегетативном периоде с учетом максимизации возможного дохода для сельхозпредприятия принимая во внимание погодные условия, прогнозные цены, себестоимость и логистику, а также понимать, в какие моменты что ему может понадобиться и быстрее реагировать на ситуацию.
Область применения цифрового двойника агропредприятия охватывает несколько целевых сегментов: 
- торговые платформы/маркетплейсы  смогут получать информацию о прогнозируемой стоимости будущего урожая;
 - сельхозпроизводители всех форм собственности и размера получат инструмент снижения себестоимости и повышении рентабельности деятельности; 
 - кредитные банковские и небанковские организации, страховые компании получат инструмент мониторинга рисков; 
- покупатели сельхозпродукции получат инструмент мониторинга рисков в разрезе качества продукции.
С помощью разрабатываемого коллективом цифрового двойника агропредприятия агропредприятия смогут добиться повышения урожайности (в среднем) на  24%, сократить затраты за счет оптимизация процессов на  12% и за счет выявления нарушений на 5%, и увеличить прибыль за счет оптимального выбора культуры для возделывания - на  16%. 
В результате проведенной работы коллектив создал прототип цифрового двойника на выбранной архитектуре построения цифрового двойника сельхозпредприятия как комплекса цифровых двойников: цифрового двойника поля, техники, культуры, растений и т.д. В качестве базовой архитектуры была выбрана модель, состоящая из следующих слоев: физический уровень, уровень поступления данных, уровень хранения, уровень выводов и заключений, уровень обслуживания и уровень потребления данных. 
Была определена структура первичных данных: - ГИС-данные, - БИО-данные, - БИЗ-данные. Разработана структура межсерверного взаимодействия, основанная на взаимодействии пользователя с рабочими компонентами микросервисов через промежуточный слой. А также исследованы различные методологии моделирования урожайности, что позволило выбрать оптимальные для разработки прототипа. 
В результате дальнейшей реализации проекта был разработан модуль имитационного моделирования, состоящий из двух частей, выполненный в виде микросервиса: модель урожайности собственной разработки, основанная на модели влияния на урожайность на базе экспертных оценок провизорных потерь урожая в зависимости от проводимых агротехнических мероприятий с учетом погодных факторов, учетом соответствия характеристик поля планируемой к возделыванию культуре, и модели Эватранспирации. Разработка оптимизационного модуля позволило создать распределенные приложения в виде набора независимо разрабатываемых и развертываемых небольших сервисов, запускаемых как один или несколько изолированных процессов и оптимизировать все описанные процессы, влияющие как на разработку, так и на эксплуатацию информационного ресурса, особенно в части модернизации. В разработанной структуре хранилища данных, состоящей из восьми баз данных, программные модули производят информационное взаимодействие. Управление имитационными моделями производится с помощью разработанного промежуточного слоя «Gateway». Модуль многомерного анализа данных состоит из 6 частей и осуществляется с помощью микросериса ForecastManager. Модуль визуализации реализован на технологии вэб-интерфейса и хранится на клиент-серверном приложении. 
Обеспечение работоспособности цифрового двойника реализовано на основании разработанного бизнес-процесса и  минимального количества ролей, увязывающих свои взаимоотношения через web- интерфейс, путем использования распределенной базы данных и набора микросервисов. Доступ к платформе реализован через сайт www.agrodigitaltwin.com  
В текущий момент закончена работа над прототипом. Дальнейшая разработка по проекту будет связана с доработкой прототипа до готового продукта, проведении испытания в реальных полевых условиях в вегетационном периоде с дополнительной интеграцией со сторонними сервисами со стороны получения входных сигналов от платформ мониторинга за техникой. 
Коллектив подготовил документы и отправил в ФИПС заявку на регистрацию прототипа  как программы для  ЭВМ.
Проведенное тестирование прототипа подтвердило работоспособность и заложенный функционал. 
Все работы по проекту выполнены в срок в соответствии с календарным планом.
Область применения цифрового двойника агропредприятия охватывает несколько целевых сегментов: 
- торговые платформы/маркетплейсы  смогут получать информацию о прогнозируемой стоимости будущего урожая;
 - сельхозпроизводители всех форм собственности и размера получат инструмент снижения себестоимости и повышении рентабельности деятельности; 
 - кредитные банковские и небанковские организации, страховые компании получат инструмент мониторинга рисков; 
- покупатели сельхозпродукции получат инструмент мониторинга рисков в разрезе качества продукции.
Евгений
Истомин
Петрович
научный руководитель
Доктор технических наук
Профессор
R-9917-2016
333123
56951051300
0000-0001-6247-4373
РОССИЯ
Олег
Сомов
Олегович
директор
РОССИЯ
28.23.35
Экспертные системы
28.23.29
Программная реализация интеллектуальных систем
28.23.20
Формирование решений в интеллектуальной среде. Модели рассуждений
02.02.AC
AUTOMATION & CONTROL SYSTEMS
Евгений
Истомин
Петрович
Научное руководство разработкой, разработка подсистемы визуализации прототипа
РОССИЯ
Наталья
Яготинцева
Владимировна
Разработка алгоритма и программного кода
РОССИЯ
Олег
Сомов
Олегович
Разработка экранных форм
РОССИЯ
Снежана
Лазарева
Андреевна
Верификация модели обработки данных
РОССИЯ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ФОНД СОДЕЙСТВИЯ РАЗВИТИЮ МАЛЫХ ФОРМ ПРЕДПРИЯТИЙ В НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ СФЕРЕ"
1027739479734
СЕРГЕЙ
ПОЛЯКОВ
ГЕННАДЬЕВИЧ
Организация
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере"
Федеральные государственные бюджетные учреждения
ООО "НПК "ДИДЖИТАЛ ТВИН"
ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ КОМПАНИЯ "ДИДЖИТАЛ ТВИН"
1217400040923
ОЛЕГ
СОМОВ
ОЛЕГОВИЧ
Организация
Организации, учрежденные юридическими лицами или гражданами, или юридическими лицами и гражданами совместно
Общества с ограниченной ответственностью