Nghiên cứu khả năng của công nghệ 7D

1. Đặt vấn đề

Trong bối cảnh chuyển đổi số của nền kinh tế tại tất cả các quốc gia trên thế giới, công nghệ mô hình hóa đa chiều là công cụ được ứng dụng rộng rãi, công nghệ này giúp tạo ra các bản sao kỹ thuật số cho các đối tượng và các quy trình vật lý. Thực tiễn cho thấy rằng, công nghệ này ngày càng trở nên quan trọng.

Thuật ngữ “Công nghệ 7D” ngày càng phổ biến trong các tài liệu khoa học được xuất bản tại Liên bang Nga, nhưng cách hiểu về thuật ngữ này lại khác nhau tùy thuộc lĩnh vực nghiên cứu, từ mô hình hóa thông tin xây dựng đến quản lý các hệ thống kỹ thuật phức tạp và dự báo kinh tế.

Số hóa là yếu tố quan trọng của sự phát triển bền vững nền kinh tế quốc dân và tăng khả năng cạnh tranh của quốc gia [1, tr. 80]. Công nghệ số sẽ tối ưu hóa quá trình kinh doanh, giảm chi phí và tạo ra các mô hình kinh doanh bền vững. Trong chuyển đổi số, công nghệ tạo ra các bản sao kỹ thuật số cho phép phân tích hoạt động của thiết bị; chẩn đoán lỗi; và tối ưu hóa hoạt động sản xuất đã và đang chiếm một vị trí đặc biệt [2, tr. 5].

Việt Nam - quốc gia đang trong giai đoạn chuyển mình mạnh sang nền kinh tế số với những điều kiện thuận lợi và khó khăn khách quan. Một trong những thuận lợi chính là sự thấu hiểu “Kinh tế số” của Nhà nước, cụ thể là ra những chính sách thúc đẩy sự phát triển “Số hóa” trong mọi mặt của đời sống kinh tế và quản lý xã hội,... Nhưng đi kèm là những khó khăn về sự đồng bộ hóa các yếu tố (trong đó có yếu tố con người) để bảo đảm sự chuyển đổi số được bền vững.

Những vấn đề được trình bày trong bài viết dựa trên thực tại của Liên bang Nga, cũng sẽ “ĐÚNG” với Việt Nam.

Ảnh minh họa có sử dụng AI

2. Nội dung và kết quả nghiên cứu

2.1. Tổng quan về các nghiên cứu của các Nhà Khoa học Liên bang Nga

2.1.1. Nghiên cứu về mô hình hóa thông tin trong xây dựng (BIM)

Bachurina S. S., Tiến sĩ Kinh tế, Giáo sư tại Đại học Kinh tế Plekhanov - Liên bang Nga, tác giả tác phẩm “Mô hình hóa thông tin: phương pháp luận sử dụng mô hình số trong quá trình chuyển đổi sang thiết kế số và xây dựng số” được xuất bản năm 2022 [3], đã có công lớn vào sự phát triển của công nghệ 7D ở Liên bang Nga. Trong phần ba của tác phẩm, có một chương mang tên “Chiều thứ 7 trong mô hình hóa thông tin (7D)”, đã nghiên cứu lịch sử mô hình hóa thông tin trong ngành xây dưng của Liên bang Nga và đã đề xuất một phương pháp luận để đánh giá mức độ trưởng thành về công nghệ IT của các tổ chức.

Bachurina nhấn mạnh rằng, việc tạo ra một hệ sinh thái thông tin duy nhất là điều kiện then chốt của sự chuyển đổi sang thiết kế và xây dựng số [3]. Công trình của Buchurina phản ánh một chiến lược được triển khai theo từng giai đoạn của dự án chuyển đổi số, cho phép các công ty đăng nhập vào hệ sinh thái thông tin kỹ thuật số đang phát triển của ngành xây dựng.

2.1.2. Nghiên cứu về mô hình hóa đa chiều trong công nghiệp

Viltor Bazhenov và Kasperovich V. Yu., trong công trình khoa học chung mang tên “Các mô hình 3D-7D của Mô hình thông tin dựa trên ví dụ về Trạm thổi khí-Cấp nước-Vệ sinh”, đã trình bày các giả thuyết và các đặc điểm chính của sự hình thành mô hình hóa thông tin công nghệ trong ngành cấp nước và vệ sinh, bao gồm cả các phép đo lường 7D [4]. Nghiên cứu của họ được dựa trên một ví dụ thực tế cụ thể là một trạm thổi khí có mức tiêu thụ điện năng lên đến 62-82% điện năng của nhà máy xử lý nước thải [4].

Hai tác giả đã thực hiện các phép đo lường trong quá trình phát triển mô hình BIM [4]:

3D - mô hình hóa hình học ba chiều;

4D - lập kế hoạch và quản lý tiến độ;

5D - phân tích chi phí và lập ngân sách;

6D - mô hình bền vững và đặc tính hiệu suất;

7D - quản lý toàn bộ vòng đời của đối tượng.

Điều đặc biệt đáng quan tâm là kết luận của các tác giả. Họ cho rằng, đặc tính vận hành cơ sở cấp nước và vệ sinh cho thấy sự phát triển các yếu tố của mô hình 6D và 7D ngay từ giai đoạn hiện tại [4]. Công trình thực hiện dựa trên các tiêu chuẩn của Liên bang Nga, gồm GOST R 1.9.393-1.022.21 “Các cơ sở xử lý nước thải; xây dưng; và tái thiết” [4].

2.1.3. Khái niệm về bản sao kỹ thuật số trong công nghiệp hạt nhân

Vyacheslav Kozin, nhà thiết kế chính về mô hình kỹ thuật số tại “Centrotech-Engineering”, một nhà phát triển chính của máy ly tâm khí và là chuyên gia về thay thế nhập khẩu, đã trình bày chi tiết các khía cạnh thực tiễn của việc tạo ra các bản sao kỹ thuật số trong bài giảng của ông cho Trường Kỹ thuật Cao cấp "Kỹ thuật số" SPbPU [5]. Ông lưu ý rằng "Ngày nay, bản sao kỹ thuật số - không chỉ là một mô hình 3D, mà là một hệ thống đa ngành phức tạp cho phép chúng ta dự đoán hành vi của một vật thể thực trong các điều kiện khác nhau với độ chính xác lên đến 5%".

Các dự án được triển khai dưới sự chỉ đạo của Kozin trong khuôn khổ Rosatom được chú ý đặc biệt, gồm:

Tối ưu hóa máy ly tâm thủy lực - việc tạo ra mô hình số cho phép tăng hiệu quả làm sạch đến 50%; rút ngắn thời gian thiết kế xuống 3 lần; thực hiện được các thử nghiệm ảo để thay thử nghiệm vật lý lên đến 85% số lượng thử nghiệm cần thực hiện;

Phát triển các “Balloon” áp lực cao - việc sử dụng mô hình song sinh số đã giúp tiết kiệm được 6% vật liệu; tiết kiệm khoảng 1 tỷ rúp cho mỗi năm; rút ngắn thời gian đưa sản phẩm ra thị trường đến 40%;

Dự án “AtomRevers” - dự án công nghệ tân trang các thiết bị phức tạp với tính chất - chu kỳ hoàn chỉnh từ quét 3D đến sản xuất.

Kozin cũng nhấn mạnh rằng, tầm quan trọng của các Tiêu chuẩn Quốc gia GOST R 57700.37-2021, được phát triển với sự tham gia của các chuyên gia từ SpbPU và các quy định của phương pháp luận là nền tảng pháp lý - kỹ thuật để tạo ra các mô hình song sinh số [5].

2.1.4. Phát triển các tiêu chuẩn cho mô hình hóa số

Borovkov A. I. - Phó Hiệu trưởng phụ trách chuyển đổi số tại Đại học Bách khoa Saint Petersburg Peter Đại đế, kiêm Giám đốc Trung tâm khoa học đẳng cấp thế giới “ Công nghệ số tiên tiến” - đóng góp đáng kể vào việc tiêu chuẩn hóa thuật ngữ bản sao số [6]. Trong thuyết trình của mình tại Hội nghị lần thứ 23 các nhà khoa học trẻ dưới tiêu đề “Điều hướng và Kiểm soát giao thông”, ông đã đề xuất bản dự thảo phiên bản lần thứ nhất cho các vấn đề “Mô hình và mô phỏng máy tính, Song sinh số, Quy định chung” thuộc Tiêu chuẩn quốc gia GOST R [6].

Borovkov đặc biệt lưu ý rằng, dự thảo cho tiêu chuẩn GOST R bao gồm:

Đề xuất 50 định nghĩa, trong đó có 17 định nghĩa được giới thiệu lần đầu tiên;

Đề xuất một bộ ba khái niệm có tác động qua lại với nhau: “Mô hình toán học”; “Mô hình máy tính điện tử”; và “Mô hình số” [6].

Công trình của Borovkov đã chứng minh sự chuyển đổi sang mô hình thiết kế số dựa trên sự phát triển và sử dụng “thông minh” bản sao số” (Smart Digital Twin) [6].

Thí dụ về ứng dụng hiệu quả của công nghệ này, Borovkov đã trích dẫn các dự án do Trung tâm SpbPU NTI thực hiện, bao gồm: phát triển các bộ phận thuộc một nền tảng modul thống nhất cho dự án “Kortezh”/AURUS (nhà thầu chính FSUE NAMI) [6].

2.1.5. Cách tiếp cận phương pháp luận đối với làn sóng công nghệ 7D

Gennady I. L. và các đồng tác giả, trong tác phẩm “Nghiên cứu của Chizhevsky A. L. như một nguyên tắc phương pháp luận của công nghệ 7D”, đã đề xuất rằng, toàn bộ công trình của Chizhevsky A. L cần được coi là nguyên tắc phương pháp luận cho công nghệ 7D đang nổi lên [1]. Các tác giả gọi những sản phẩm và công nghệ giống tự nhiên là đặc điểm đặc biệt của công nghệ 7D [1].

Các tác giả cũng lưu ý rằng, Chizhevsky đã khẳng định:

Tính thống nhất của tự nhiên hữu cơ và vô cơ;

Chất nền vật lý của tính thống nhất tự nhiên này là electron.

Các tác giả, về phía mình, lại cho rằng, tính thống nhất này được xem như sự hình thành hệ thống phức tạp của các phần tử, thậm chí còn thấp hơn electron. Cách tiếp cận này phù hợp với các khái niệm hiện đại về mô hình đa chiều với nội dung vượt ra ngoài nhận thức về mô hình ba chiều truyền thống.

2.1.6. Khoa học Quản lý như một nền tảng của sự phát triển công nghệ 7D

Trong bài báo” Khoa học cơ bản của Quản lý làm nền tảng cho sự phát triển hậu công nghiệp ở Liên bang Nga”, Igor A. B và Marina M. B đã chứng minh sự cần thiết của quá trình chuyển đổi sang mô hình công nghệ 7D [7]. Các tác giả lập luận rằng, việc tạo ra khoa học cơ bản về quản lý là yếu tố then chốt trong quá trình chuyển đổi này [7].

Theo các tác giả, khoa học quản lý đang được tạo ra thông qua những nỗ lực kết hợp giữa các nhà khoa học và các nhà thực hành dựa trên “Bảng tuần hoàn về quản lý và phát triển hệ thống” (Periodic Table of System Management and Development - PTSMD). Mục tiêu của khoa học này là nghiên cứu các mô hình, cấu trúc và nguyên tắc của cuộc sống con người trong quá khứ; hiện tại; tương lai để thúc đẩy sự phát triển trong hệ thống vĩ mô có quản lý và được chứng minh một cách khoa học [7]. Cách tiếp cận này sẽ bổ sung một cách tự nhiên khía cạnh mô hình hóa 7D với quản lý và những thay đổi xã hội.

2.1.7. Mô hình hóa đa chiều trong kinh tế học

Trong công trình nghiên cứu “Mô hình hóa đa chiều các chỉ số kinh tế của doanh nghiệp nông nghiệp quy mô nhỏ”, Andrey A. T và Sergey M. I đã chứng minh việc ứng dụng mô hình hóa đa chiều vào việc phân tích các quá trình kinh tế [8]. Các tác giả đã tiến hành mô hình hóa kinh tế lượng và xác định các tham số của mô hình đa chiều, đặc trưng sự phụ thuộc của các chi phí đầu tư trong nông nghiệp vào các yếu tố khác nhau [8].

Nghiên cứu này chỉ ra rằng, các phương pháp mô hình hóa đa chiều được áp dụng thành công trong khoa học kinh tế để giải các bài toán về ứng dụng của dự báo và tối ưu hóa, điều này chứng tỏ sự mở rộng phạm vi của công nghệ 7D vượt ra ngoài các lĩnh vực kỹ thuật thuần túy.

2.2. Đề xuất mô hình tích hợp công nghệ 7D

Dựa trên phân tích các công trình nghiên cứu của các Nhà Khoa học liên bang Nga, chúng tôi đề xuất một mô hình tích hợp các công nghệ 7D có tính đến các khía cạnh: Kỹ thuật; Kinh tế; Quản lý và Dự báo, của mô hình hóa đa chiều.

Mô hình tích hợp được đề xuất có thể tích hợp bảy khóa cạnh:

3D - cấu trúc không gian (mô hình hóa hình học). 3D là mức cơ bản được trình bày trong công trình của Bazhenov và Kasperovich như là một cơ sở của mô hình hóa BIM [4];

4D - động lực học theo thời gian (lập Kế hoạch và Quản lý). Tính đến các tham số thời gian, cho phép mô hình hóa vòng đời của đối tượng [4];

5D - các tham số kinh tế (phân tích chi phí). Đo lường kinh tế được trình bày trong các công trình của Tuskov và các đồng tác giả [8], cũng như cách tiếp cận BIM của Bazhenov và Kasperovich [4];

6D - đặc tính vận hành (tính bền vững và hiệu quả). Tính đến các tham số vận hành như Kozin đã lưu ý, cho phép dự đoán hành vi của đối tượng với độ chính xác lên tới 5% [5];

7D - quản lý vòng đời (Quản lý tích hợp). Phép đo lường chiều thứ 7 được định nghĩa bởi Bazhenov và Kasperovich, bao gồm toàn bộ vòng đời của đối tượng [4];

Đo lường Quản lý đề xuất bổ sung dựa trên các công trình của Bazhutin và Bazhutina về khoa học cơ bản của QUẢN LÝ [7];

Đo lường phương pháp luận - sự tích hợp các nguyên tắc của công nghệ giống tự nhiên, như Lovetsky đề xuất dựa trên các tác phẩm của Chizhevsky [1].

3. Thảo luận kết quả nghiên cứu

Mô hình tích hợp được đề xuất cho phép hệ thống hóa các cách tiếp cận khác nhau của các nhà khoa học Liên bang Nga đối với mô hình hóa đa chiều và tạo ra nền tảng để nghiên cứu liên ngành.

Mô hình này đặc biệt có giá trị trong bối cảnh chuyển đổi sang mô hình công nghệ bậc thứ 7, nơi mà theo các tác giả phân tích thì công nghệ số và quản lý số sẽ đóng vai trò then chốt [1; 7].

Dựa trên mô hình đề xuất, có thể phát triển những khía cạnh sau:

Phương pháp luận để đánh giá mức độ phát triển của các tổ chức trong lĩnh vực mô hình hóa đa chiều;

Các cách tiếp cận để tích hợp các loại bản sao số khác nhau vào một hệ sinh thái thông tin duy nhất;

Các chương trình đào tạo chuyên gia về công nghệ 7D.

4. Kết luận

Phân tích các công trình nghiên cứu của các nhà khoa học Liên bang Nga cho thấy rằng, công nghệ 7D là một lĩnh vực phát triển nhanh, kết hợp nỗ lực của các chuyên gia từ nhiều lĩnh vực khác nhau - từ mô hình hóa thông tin xây dựng đến quản lý các hệ thống kỹ thuật phức tạp và dự báo kinh tế.

Những thành tựu chính của các nhà nghiên cứu tại Liên bang Nga, gồm:

- Phát triển phương pháp luận - mô hình hóa thông tin 7D (Bachurina S. S., Bazhenov V., Kasperovich V. Yu.);

-Xây dựng các Tiêu chuẩn Quốc gia trong lĩnh vực mô hình song sinh kỹ thuật số (Borovkov A. I., Kozin V. V.);

- Phát triển các khía cạnh Quản lý của mô hình hóa đa chiều (Bazhutin I. A., Bazhutina M. M.);

- Ứng dụng mô hình hóa đa chiều trong nghiên cứu kinh tế học (Tuskov A. A., Imyarekov S. M.,. Sokolov V. B);

- Cơ sở phương pháp luận của mô hình công nghệ 7D (Lovetsky G. I. và cộng sự).

Mô hình tích hợp công nghệ 7D được đề xuất cho phép kết hợp các cách tiếp cận khác nhau và tạo ra nền tảng để nghiên cứu sâu hơn trong lĩnh vực mô hình hóa đa chiều, điều này đặc biệt liên quan đến bối cảnh chuyển đổi số của nền kinh tế Liên bang Nga.

Nghiên cứu tiếp theo có thể hướng đến phát triển các phương pháp tích hợp các cách tiếp cận tích hợp 7D khác nhau vào một nền tảng công nghệ thống nhất, tạo ra các công cụ để triển khai thực tế các mô hình đa chiều trong các lĩnh vực kinh tế khác nhau, cũng như phát triển các chương trình đào tạo chuyên gia có khả năng làm việc với các loại dữ liệu và quy trình đa chiều.

Những phân tích; hệ thống hóa; mô hình đề xuất được trình bày trong bài viết, không chỉ đúng với nền kinh tế đang trong giai đoạn chuyển số tại Liên bang Nga (là nước công nghiệp phát triển cao), mà còn đúng với Việt Nam - một Quốc gia đang trong quá trình chuyển mình mạnh mẽ nền kinh tế cũ sang nền kinh tế số với nhiều cơ hội đi tắt đón đầu trong kỷ nguyên số.

5. Tài liệu tham khảo

[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.

Nguyễn Tiến Dũng
Hội Tự động hóa Việt Nam