Введение

В условиях цифровой трансформации российской экономики особое значение приобретают технологии многомерного моделирования, позволяющие создавать цифровые копии физических объектов и процессов. Термин «7D-технологии» в отечественной научной литературе получает всё более широкое распространение, однако его трактовка варьируется в зависимости от предметной области — от строительного информационного моделирования до управления сложными техническими системами и экономического прогнозирования.

Цифровизация является важнейшим фактором устойчивого развития национальной экономики и повышения конкурентоспособности страны [1, с. 80]. Цифровые технологии оптимизируют бизнес-процессы, снижают затраты и формируют устойчивые бизнес-модели компаний. В этом контексте особое место занимают технологии создания цифровых двойников — виртуальных копий объектов или процессов, которые позволяют анализировать работу оборудования, прогнозировать сбои и оптимизировать производственные операции [2, с. 5].

Цель настоящего исследования — систематизировать подходы российских учёных к пониманию 7D-технологий и предложить собственную модель, интегрирующую различные аспекты многомерного моделирования.

Обзор исследований российских учёных

Работы по информационному моделированию в строительстве (BIM)

Значительный вклад в развитие 7D-технологий в России внесла Светлана Самуиловна Бачурина — доктор экономических наук, профессор Российского экономического университета им. Г. В. Плеханова, автор фундаментальной трилогии «Информационное моделирование: методология использования цифровых моделей в процессе перехода к цифровому проектированию и строительству» [3]. В третьей части её книги, вышедшей в 2022 году, содержится глава «Седьмое измерение в информационном моделировании (7D)», где рассматривается история развития информационного моделирования в российской строительной отрасли и предлагается методика оценки IT-технологической зрелости организаций [3].

Бачурина подчёркивает, что создание единой информационной экосистемы является ключевым условием перехода к цифровому проектированию и строительству [3]. Её работы отражают стратегию поэтапного воплощения проекта цифровой трансформации, позволяющую компаниям войти в формируемую цифровую информационную экосистему строительной отрасли.

Исследования многомерного моделирования в промышленности

Виктор Баженов и В . Ю . Касперович в совместной работе «3D-7D модели ТИМ на примере воздуходувной станции ВКХ» представили гипотезу и основные признаки формирования технологий информационного моделирования в отрасли водоснабжения и водоотведения вплоть до измерения 7D [4]. Их исследование опирается на конкретный практический пример — воздуходувную станцию, потребляющую 62–85 % энергии канализационных очистных сооружений [4].

Авторы выделяют следующие измерения в развитии BIM-моделей [4]:

– 3D — трёхмерное геометрическое моделирование;

– 4D — планирование и управление сроками;

– 5D — анализ стоимости и бюджетирование;

– 6D — моделирование устойчивости и эксплуатационных характеристик;

– 7D — управление полным жизненным циклом объекта.

Особый интерес представляет их вывод о том, что эксплуатационный характер предприятий водоснабжения и водоотведения свидетельствует о развитии элементов 6D- и 7D-моделей уже на современном этапе [4]. Эта работа базируется на российских стандартах, включая ГОСТ Р 1.9.393–1.022.21 «Канализационные очистные сооружения. Строительство и реконструкция» [4].

Концепция цифровых двойников в атомной промышленности

Вячеслав Козин — главный конструктор по цифровому моделированию ООО «Центротех-Инжиниринг», ключевой разработчик газовых центрифуг и эксперт в области импортозамещения — в своей лекции для Передовой инженерной школы «Цифровой инжиниринг» СПбПУ подробно раскрыл практические аспекты создания цифровых двойников [5]. Он отметил, что «сегодня цифровой двойник — это не просто 3D-модель, а сложная мультидисциплинарная система, позволяющая с точностью до 5 % прогнозировать поведение реального объекта в различных условиях» [5].

Особого внимания заслуживают реальные проекты, реализованные под руководством Козина в рамках Росатома [5]:

1. Оптимизация гидроциклонов — создание цифровой модели позволило увеличить эффективность очистки на 50 %, сроки проектирования сокращены в 3 раза, виртуальные испытания заменили 85 % физических тестов.
2. Разработка баллонов высокого давления — применение цифрового двойника дало экономию 6 % материала, годовая экономия составила около 1 млрд рублей, время вывода продукта на рынок сокращено на 40 %.
3. Проект «АтомРеверс» — технология восстановления сложного оборудования, полный цикл от 3D-сканирования до производства.

Козин также подчеркнул важность национального стандарта ГОСТ Р 57700.37–2021, разработанного при участии специалистов СПбПУ и регламентирующего методологию создания цифровых двойников [5].

Разработка стандартов цифрового моделирования

Алексей Иванович Боровков — проректор по цифровой трансформации Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, руководитель Научного центра мирового уровня «Передовые цифровые технологии» — внёс существенный вклад в стандартизацию терминологии цифровых двойников [6]. В своей лекции для XXIII конференции молодых учёных «Навигация и управление движением» он представил проект первой редакции национального стандарта ГОСТ Р «Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники. Общие положения» [6].

Боровков особо отметил, что в проекте стандарта приведено 50 определений, из которых 17 были введены впервые, и предложил триаду взаимосвязанных понятий: «математическая модель», «компьютерная модель» и «цифровая модель» [6]. Его работа демонстрирует переход к новой парадигме цифрового проектирования на основе разработки и применения «умных» цифровых двойников (Smart Digital Twin) [6].

В качестве примеров эффективного применения технологии Боровков приводит проекты, выполненные Центром НТИ СПбПУ, включая разработку кузовов единой модульной платформы для проекта «Кортеж» / AURUS (головной исполнитель ФГУП «НАМИ») [6].

Методологический подход к седьмому технологическому укладу

Ловецкий Геннадий Иванович с соавторами в работе «Исследования А. Л. Чижевского как методологический принцип седьмого технологического уклада» предлагает рассматривать совокупность работ А. Л. Чижевского как методологический принцип формирующегося седьмого технологического уклада [1]. Отличительной особенностью этого уклада авторы называют природоподобные изделия и природосообразные технологии [1].

Авторы отмечают, что Чижевский утверждал единство органической и неорганической природы и видел физический субстрат этого единства в электроне, который, в свою очередь, рассматривал как сложное системное образование элементов ещё меньшего порядка [1]. Этот подход созвучен современным представлениям о многомерном моделировании, выходящем за пределы традиционного трёхмерного восприятия.

Наука «Управление» как основа 7-го технологического уклада

Бажутин Игорь Александрович и Бажутина Марина Михайловна в статье «Фундаментальная наука «Управление» как основа постиндустриального развития России» обосновывают необходимость перехода России в масштаб 7-го постиндустриального технологического уклада [7]. Они утверждают, что создание фундаментальной науки «УПРАВЛЕНИЕ» является ключевым фактором этого перехода [7].

По мнению авторов, наука «УПРАВЛЕНИЕ» создаётся путём объединения усилий учёных и практиков на основе «ПТУРС — периодической таблицы управления и развития систем» [7]. Цель создания этой науки — изучение закономерностей, структуры и принципов жизни человека в прошлом, настоящем и будущем для того, чтобы сделать развитие в макросистеме управляемым и научно обоснованным [7]. Этот подход органично дополняет технические аспекты 7D-моделирования управленческими и социальными измерениями.

Многомерное моделирование в экономике

Тусков Андрей Анатольевич , Имяреков Сергей Михайлович и Соколов Владислав Борисович в работе «Многомерное моделирование экономических показателей малых форм хозяйствования в сельском хозяйстве» демонстрируют применение методов многомерного моделирования для анализа экономических процессов [8]. Авторы произвели эконометрическое моделирование и определили параметры многомерной модели, характеризующей зависимость инвестиционных затрат на сельское хозяйство от различных факторов [8].

Это исследование показывает, что методы многомерного моделирования успешно применяются в экономических науках для решения прикладных задач прогнозирования и оптимизации, что расширяет сферу применения 7D-подходов за пределы чисто технических областей.

Собственное исследование: интегративная модель 7D-технологий

На основе анализа работ российских учёных можно предложить интегративную модель 7D-технологий, объединяющую технические, экономические, управленческие и прогностические аспекты многомерного моделирования.

Семь измерений интегративной модели

1. 3D — Пространственная структура (геометрическое моделирование). Базовый уровень, представленный в работах Баженова и Касперовича как основа BIM-моделирования [4].
2. 4D — Временная динамика (планирование и управление сроками). Учёт временных параметров, позволяющий моделировать жизненный цикл объекта [4].
3. 5D — Экономические параметры (анализ стоимости). Экономическое измерение, представленное в работах Тускова и его соавторов [8], а также в BIM-подходе Баженова и Касперовича [4].
4. 6D — Эксплуатационные характеристики (устойчивость и эффективность). Учёт эксплуатационных параметров, которые, как отмечает Козин, позволяют прогнозировать поведение объекта с точностью до 5 % [5].
5. 7D — Управление жизненным циклом (интегративное управление). Седьмое измерение в трактовке Баженова и Касперовича, охватывающее полный жизненный цикл объекта [4].
6. Управленческое измерение — предлагаемое дополнение, основанное на работах Бажутина и Бажутиной о фундаментальной науке «УПРАВЛЕНИЕ» [7].
7. Методологическое измерение — интеграция принципов природоподобных технологий, как это предложено Ловецким на основе работ Чижевского [1].

Практическая значимость предложенной модели

Предлагаемая интегративная модель позволяет систематизировать различные подходы российских учёных к многомерному моделированию и создаёт основу для междисциплинарных исследований. Особую ценность модель приобретает в контексте перехода к 7-му технологическому укладу, где, по мнению проанализированных авторов, ключевую роль играют цифровые и управленческие технологии [1; 7].

На основе предложенной модели могут быть разработаны:

– методики оценки технологической зрелости организаций в области многомерного моделирования;

– подходы к интеграции различных типов цифровых двойников в единую информационную экосистему;

– образовательные программы для подготовки специалистов в области 7D-технологий.

Заключение

Проведённый анализ работ российских учёных показывает, что 7D-технологии являются активно развивающимся направлением, объединяющим усилия специалистов из различных областей — от строительного информационного моделирования до управления сложными техническими системами и экономического прогнозирования.

Ключевые достижения отечественных исследователей включают:

1. Разработку методологии 7D-информационного моделирования (Бачурина С. С., Баженов В., Касперович В. Ю.);
2. Создание национальных стандартов в области цифровых двойников (Боровков А. И., Козин В. В.);
3. Развитие управленческих аспектов многомерного моделирования (Бажутин И. А., Бажутина М. М.);
4. Внедрение многомерного моделирования в экономические исследования (Тусков А. А., Имяреков С. М., Соколов В. Б.);
5. Методологическое обоснование седьмого технологического уклада (Ловецкий Г. И. с соавторами).

Предложенная интегративная модель 7D-технологий позволяет объединить эти разрозненные подходы и создать основу для дальнейших исследований в области многомерного моделирования, что особенно актуально в условиях цифровой трансформации российской экономики.

Дальнейшие исследования могут быть направлены на разработку методов интеграции различных 7D-подходов в единые технологические платформы, создание инструментов для практического внедрения многомерных моделей в различные отрасли экономики, а также на формирование образовательных программ для подготовки специалистов, способных работать с многомерными данными и процессами.

Литература:

1. Ловецкий Г. И., Судаков Н. О., Зубарева В. А. Исследования А. Л. Чижевского как методологический принцип седьмого технологического уклада // Сборник трудов Международной научно-практической конференции «Информационно-телекоммуникационные технологии: образование, наука, практика». — М., 2022. — С. 79–84.
2. Лапина М. А., Багаутдинова А. Р., Лапин В. Г., Лапин В. В. Цифровые двойники: обзор решений и перспективы развития // Научно-технический вестник Поволжья. — 2023. — № 2. — С. 5–8.
3. Бачурина С. С. Информационное моделирование. Методология использования цифровых моделей в процессе перехода к цифровому проектированию и строительству. Часть 3. — М.: РЭУ им. Г. В. Плеханова, 2022. — 412 с.
4. Баженов В. И., Касперович В. Ю. 3D-7D модели ТИМ на примере воздуходувной станции ВКХ: гипотеза и основные признаки // Яковлевские чтения: сборник материалов Международной научно-практической конференции. — М., 2023. — С. 45–52.
5. Козин В. В. Цифровые двойники и реверс-инжиниринг: технологии будущего в атомной промышленности // Открытая лекция в Передовой инженерной школе СПбПУ «Цифровой инжиниринг». — СПб., 2025.
6. Боровков А. И. Технология разработки и применения цифровых двойников // Лекция в рамках XXIII конференции молодых учёных «Навигация и управление движением». — СПб., 2021.
7. Бажутин И. А., Бажутина М. М. Фундаментальная наука «Управление» как основа постиндустриального развития России // Вестник Финансового университета. — 2017. — Т. 21. — Вып. 3. — С. 94–102.
8. Тусков А. А., Имяреков С. М., Соколов В. Б. Многомерное моделирование экономических показателей малых форм хозяйствования в сельском хозяйстве // Московский экономический журнал. — 2019. — № 5. — С. 120–128.