Цифровой двойник предприятия. Цифровой двойник (Digital Twin) – элемент, которого так не хватало! Проектирование технологических процессов
Эра технологий - Информационный сайт
  • Главная
  • Мобильные 
  • Цифровой двойник предприятия. Цифровой двойник (Digital Twin) – элемент, которого так не хватало! Проектирование технологических процессов

Цифровой двойник предприятия. Цифровой двойник (Digital Twin) – элемент, которого так не хватало! Проектирование технологических процессов

В рубрике «Новое слово» Apparat рассказывает о не так давно появившихся терминах, связанных с новым обществом. В этом выпуске - цифровой двойник (digital twin). Компьютер, который знает о вас всё и может имитировать ваше поведение.

Цифровой двойник

Технологическая мечта футуриста и основателя Acceleration Studies Foundation Джона Смарта о том, что вскоре специальные компьютерные программы смогут имитировать поведение конкретных людей. Используя различные технологии сбора и анализа ваших данных, компьютер сможет вместо вас отвечать на ваши письма и даже общаться с вашими родственниками, пока вы сами заняты. По утверждению Смарта, цифровые двойники должны появиться в течение ближайших пяти лет.

Предполагается, что для создания цифрового двойника специальное ПО будет анализировать вашу переписку в соцсетях и электронной почте, историю браузера и покупок в интернет-магазинах, информацию с носимых устройств, смартфонов или умных часов, и любую другую доступную информацию. Основываясь на этих данных, с помощью специальных алгоритмов можно будет программировать ваше поведение: как бы вы ответили партнёру на деловое письмо, чтобы вы сказали детям на их сообщение в Facebook. Компьютеры уже сейчас много знают о наших предпочтениях, например, рекламные компании анализируют наши поисковые запросы и электронные письма, создают профайл на каждого человека и стараются показывать ему лишь ту рекламу, которая ему будет действительно интересна.

Программное обеспечение, имитирующее поведение человека, тоже начинает проникать в нашу жизнь: цифровые ассистенты — Siri от Apple, Cortana от Microsoft и Watson от IBM — общаются с пользователем, отвечают на его вопросы, могут поддержать беседу даже на отвлечённые темы. Разработаны первые чат-боты, которые успешно проходят тест Тьюринга — то есть вводят в заблуждение людей, которые с ними общаются, и заставляют поверить, что они — не искусственный интеллект, а реальный человеческий.

Учёные рассматривают и более фантастичные варианты создания цифрового двойника: полную оцифровку мозга, так называемую загрузку сознания. Но работы в этом направлении находятся сейчас лишь в зачаточном состоянии: например, в рамках проекта Blue Brain к 2023 году должна быть полностью смоделирована цифровая версия неокортекса, основной части коры головного мозга у человека.

Как использовать цифрового двойника

Поговорить с человеком после его смерти

Один из самых амбициозных планов — создать такого двойника, который может заменить человека после его смерти. «Когда мы с вами умрём, наши дети не придут на наши могилы. Они пойдут и запустят наших цифровых двойников и поговорят с ними», - говорит Джон Смарт. «Пусть этот сценарий звучит несколько надуманно, — добавляет он. — Но люди уже сейчас устраивают стену плача на страницах умерших родственников в социальных сетях и продолжают отправлять им личные сообщения». Такие перспективы любят писатели и режиссёры-фантасты. Например, один из сюжетов в сериале «Чёрное зеркало» рассказывает о том, как молодая женщина заменила погибшего в автокатастрофе мужа цифровой копией. Позже она «загрузила» сознание мужа в робота-андроида — то есть практически оживила его.

Персональный ассистент

Этот вариант гораздо более простой в реализации и не требует от двойника такого высокого уровня когнитивных способностей. В какой-то мере это реализуется уже сейчас, например цифровой помощник Google Now анализирует вашу почту и поисковые запросы, выдавая подсказки, которые облегчают вам жизнь. Однако цифровой двойник сможет не только подсказывать вам что-либо, но и взять на себя часть ваших задач, пусть и довольно простых: записать вас к врачу, назначить деловую встречу, а в магазине указать на продукты, которые более всего подходят вашему рациону по содержанию полезных веществ.

Недостатки проекта

Одним из главных недостатков этой концепции, который признаёт даже её идеолог Джон Смарт, является полное нарушение прайвеси. Программа будет читать всю вашу переписку, анализировать покупки и вообще всячески проникать в то, что называется личной жизнью. С протестами уже сейчас сталкиваются крупные корпорации, которые собирают меньший объём данных.

Джон Смарт
идеолог создания цифровых двойников

Вы знаете, мне бы хотелось держать информацию о моём здоровье и финансах в маленьком сейфе, чтобы никто не мог получить к ней доступ. Но такое мышление - атавизм. Вы не можете получить много, если не пожертвуете своей приватностью. Я уверен в том, что пока люди будут чувствовать контроль над технологией, приватность данных будет вторичной.

Изображение: Edward Blake Edwards

23 июня 2017 г. Создание трехмерного Цифрового двойника (Digital Twin) включено в перечень стандартного функционала Winnum® - платформы для промышленного Интернета вещей. Теперь в Winnum® создание трехмерных Цифровых двойников также просто, как и подключение датчиков.

«Цифровой двойник» — компьютерное представление конкретного физического изделия, группы изделий, механического или технологического процесса, которое полностью повторяет все то, что делает его физический прообраз, начиная от движений и кинематики, и заканчивая представлением его физической среды и текущих условий эксплуатации, включая движение жидкости и газа. Цифровой двойник выступает посредником между физическим изделием и важной информацией о нем, например, данными по эксплуатации или обслуживанию. Теперь с помощью Winnum для любых производственных систем реализуются полноценная обратная связь на основе сбора данных из реального мира и передачи этих данных в цифровой мир.

Что такое трехмерный Цифровой двойник?

Трехмерный Цифровой двойник — это компьютерное 3D представление конкретного физического изделия, группы изделий, механического или технологического процесса, который включает не только трехмерную геометрию, технические характеристики и текущие параметры работы, но и другую важную информацию - окружающую среду и условия эксплуатации, техническое состояние и наработку, взаимодействие с другими объектами, данные предиктивной аналитики, в том числе, по прогнозированию отказов и сбоев. Цифровой двойник может быть, как упрощенным, так и очень детальным и отражать широкий спектр самых разных характеристик как самого изделия, так и технологических и производственных процессов.

Наличие трехмерного Цифрового двойника помогает организовать связь изделия с подключенными к нему объектами, программным обеспечением, отвечающим за управление изделием, контроль рабочего состояния и процесса эксплуатации и т.д. Трехмерный Цифровой двойник представляет особую ценность, когда он наиболее точно отображает реальное состояние и рабочие характеристики своего физического прообраза. Какими бы точными, детальными и проработанными не были действия на этапах проектирования, моделирования и подготовки производства, в реальной жизни, как правило, процессы протекают немного иначе и именно Цифровой двойник способен выступить тем самым мостиком к необходимой информации о реальной эксплуатации изделий. Данную информацию можно использовать по-разному, например, на оценки узких мест, возможностей для улучшений и изменений, подтверждения целесообразности изменений и т.д. Кроме того, поскольку Цифровой двойник — это трехмерный объект, его работа с ним для человека гораздо понятнее, чем работа с любыми таблицами или графиками. Трехмерный Цифровой двойник позволяет заглянуть внутрь реального физического объекта непосредственно во время работы без необходимости остановки оборудования и открытия панелей, которые закрывают доступ к узлам, требующим проверки.

Уникальный функционал Winnum позволяет нашим заказчикам создавать трехмерные цифровые двойники и управлять ими, соединяя информацию, которая поступает от физических объектов и реальных процессов, с информацией, которая создается в различных системах автоматизированного проектирования (САПР). Winnum поддерживает загрузку трехмерных моделей САПР в нейтральных форматах, таких как STL, VRML и OBJ, для Blender и Collada доступна прямая загрузка. Наличие уже готовых трехмерных библиотек роботов, оборудования, датчиков и других геометрических объектов еще больше ускоряет и упрощает процесс создания Цифровых двойников даже для тех компаний, которые не могут похвастаться наличием полностью оцифрованных изделий в трехмерном виде.

Трехмерные сцены и умные Цифровые двойники (Smart Digital Twin)

Каждый Цифровой двойник соответствует одному конкретному экземпляру изделия. То есть, если компании использует 100 единиц оборудования или выпускает сотни тысяч изделий, то для каждого экземпляра оборудования/изделия существует свой Цифровой двойник. Уникальные возможности Winnum по работе с большими данными (Big Data) помогают работать с таким количеством цифровых двойников для решения повседневных задач и обеспечивают высокую производительность системы независимо от их количества.

Трехмерные сцены используются для объединения Цифровых двойников и получения представления об их общих эксплуатационных характеристиках и показателях, общих отклонениях с учетом среды эксплуатации и т.д. Трехмерные сцены в Winnum - это не просто трехмерная обстановка, как это принято в системах автоматизированного проектирования. Трехмерные сцены в Winnum - это возможность создания полноценного трехмерного мира с широким инструментарием по работе с источниками света (включая Raytracing, зеркальные виды, туман, интенсивность, прозрачность), текстурами (включая динамические текстуры с видео потоком), пользовательскими камерами и механизмами взаимодействия с трехмерными объектами (выбор объекта, нажатие на объект, передача управляющего действия).

Все действия трехмерной сцены и весь инструментарий по работе с трехмерным Цифровым двойником доступен исключительно в Веб браузере.

О компании Signum

Signum (СИГНУМ) - глобальный поставщик решений для промышленного Интернета вещей (IIoT). Решения компании помогают трансформировать процессы создания, эксплуатации и обслуживания изделий при помощи технологий промышленного Интернета вещей (IIоT). Платформа нового поколения Winnum™ предоставляет компаниям инструменты, необходимые для сбора, анализа и получения дополнительной прибыли за счет больших объемов данных, создаваемых подключенными к вычислительной сети контроллеров, датчиков, сенсоров, изделий и систем.

От редакции сайт: В конце мая в Москве прошел форум Siemens PLM Connection, основными темами которого стали создание цифрового двойника, 3D-печать, Интернет вещей и повышение конкурентоспособности российских изделий.

Отметим, что термин digital twin в русскоязычных публикациях переводится и как «цифровой двойник», и как «цифровой близнец».

Зал с трудом вместил всех желающих

Пять шагов к построению цифрового предприятия

Современные технологии революционным образом меняют подходы к производству изделий. Компании укоряют свои процессы, повышают гибкость работы и эффективность, улучшают качество. В Siemens считают, что для этого недостаточно фокусироваться лишь на одном этапе производства. Необходимо принять во внимание всю цепочку, начиная с разработки продуктов и заканчивая их использованием.

«После того, как вы создадите и оптимизируете эти процессы, их можно интегрировать, подключить своих поставщиков и получить единый целостный подход к построению своего бизнеса. Более того, это даст возможность создать цифровой двойник вашего предприятия, который позволит смоделировать его работу, чтобы заблаговременно выявлять узкие места, например, где образуются излишки или где намечаются задержки, - сказал Жан Лука Сакко, директор по маркетингу Siemens PLM Software в регионе EMEA. – Это звучит, как фантастика, однако уже сейчас вполне осуществимо. Достаточно сделать пять шагов, и цифровой двойник сможет помочь вашей компании».

Первый шаг – разработку изделия, Жан Лука Сакко проиллюстрировал на реальном примере одного из изделий, созданного самой компанией Siemens с максимальным повторным использованием его предыдущих поколений и с учетом последующей проверки без создания физического прототипа всех его свойств, включая нагрев, охлаждение и защиту от электромагнитных воздействий. «Наша особенность – разработка продуктов на основе системного подхода на базе наполненного информацией цифрового двойника изделия, который хранится в среде коллективной работы Teamcenter таким образом, чтобы все участники разработки имели к нему доступ», – сказал он.

Второй шаг – разработка технологии производства, подразумевает моделирование уже не самого изделия, а производственных операций. «С помощью системы Plant Simulation мы моделируем все производственные операции еще до создания рабочего места, чтобы заранее предусмотреть все трудности. Причем это касается не только одного рабочего места, но и всего завода в целом. Это позволит оптимизировать материальные потоки, энергопотребление и моделировать производственные процессы задолго до начала инвестиций в построение цеха», – сказал Жан Лука Сакко и представил пример, показывающий, как с помощью модели можно избежать опасного искривления позвоночника работника в ходе сборки.

Третий шаг – подготовка и запуск производства, связан с использованием еще одного цифрового двойника, на этот раз для техпроцессов и оборудования. По словам Жан Лука Сакко, Siemens – единственная компания в мире, которая может предложить интегрированный компьютерно-инженерный комплекс, позволяющий создать полный цифровой двойник, включающий все дисциплины, такие как механика, электрика и программное обеспечение, чтобы все протестировать до начала производства. Он подчеркнул важность интеграции всех компонентов такого двойника: «Ведь в жизни все взаимосвязано. Мы конструируем изделие, на этой основе разрабатываем процесс, а особенности техпроцесса накладывают требования к разработке изделия».

Четвертый шаг - производство изделия, также реализуется с помощью цифрового двойника. Ведь без него невозможно составить реальный график работы, чтобы, например, определить потери времени и оптимизировать производственные процессы. Традиционно это требовало большого количества бумажных инструкций, что было неэффективно и чревато ошибками, а цифровое моделирование дает возможность создать идеальный набор инструкций для производства и сборки изделия. Жан Лука Сакко объяснил, что такое решение является комплексным, оно охватывает все ресурсы предприятия, такие как люди, материалы, оснастка, станки, и с помощью цифрового двойника позволяет управлять производством. Электронная информация передается оператору в тот момент. когда она ему нужна. На рабочем месте он может использовать технологию расширенной реальности и лучше понять, что ему нужно сделать с поступившим заготовкой и тем самым минимизировать ошибки при сборке. Но даже если ошибки возникнут, сравнение реального изделия с его цифровым двойником позволит их устранить. «Такой подход убирает стены, которые всегда существовали между конструкторами и рабочими, и тем самым дает возможность значительно повысить качество продукции», - сказал Жан Лука Сакко.

Пятый этап – обслуживание, станет более эффективным, если воспользоваться решением, позволяющим собирать и анализировать информацию, которую генерирует изделие в ходе своей эксплуатации.

Для реализации этих пяти шагов Siemens предлагает комплект Digital Enterprise Software Suite, включающий системы Teamcenter, NX, Tecnomatix и другие, в котором учтены процессы производственных цепочек для разных отраслей. По словам Жан Лука Сакко, это решение показывает состояние продукта на всех этапах - от возникновения начальной идеи до использования потребителем, и все это в единой среде. При этом на каждом этапе люди пользуются наработками своих коллег, получая пользу за счет того, что имеют данные не только о текущем этапе, но и обо всех предшествующих и последующих.

Российские реалии

Такой передовой подход пригодится и российским компаниям, так как они находятся в том же тренде развития, что и вся мировая промышленность. «У нас те же самые проблемы, что и везде - нарастание сложности изделий. Это характерно не только для авиации и автопрома, но для всего машиностроения, – сказал Виктор Беспалов, вице-президент, генеральный менеджер Siemens PLM Software в РФ и СНГ. – К тому же появляются новые бизнес-модели, связанные с распространением передовых технологий, таких как Интернет вещей, аддитивное производство, человеко-машинные интерфейсы, большие данные».

Несмотря на все трудности, наши компании создают сложные инновационные продукты, решая задачи, которые раньше не решались. В качестве примера Виктор Беспалов привел несколько разработок. Так, при создании нового транспортного самолета Ил-76, был построен цифровой макет и реализовано единое информационное пространство, охватывающее головную организацию – КБ им. Илюшина, и поставщиков.

При разработке нового тягача КамАЗ-5490 было проведено моделирование практически всех процессов сборки до начала производства, что соответствует концепции Siemens, а при создании нового двигателя ПД-14, который сейчас проходит испытания, был разработан его полный цифровой макет, применяемый не только на производстве, но в технологических службах.

При этом, подчеркнул Виктор Беспалов, российским предприятиям приходится решать немало проблем. Так, в связи с усложнением изделий перестают работать традиционные методы декомпозиции изделий. Поэтому на самых ранних этапах надо заниматься управлением требованиями и соблюдением сертификационных норм.

Внесение изменений на этапе разработки и на следующих этапах остается непростой задачей. Здесь помогает использование цифрового моделирования и различных методов расчета, тем не менее комплексность этой задачи говорит о том, что еще есть над чем работать. Существуют проблемы управления ресурсами, связанные с взаимодействием между PLM и ERP.

Виктор Беспалов: «Несмотря на все сложности, большинство наших российских заказчиков
планирует расширить использование продуктов Siemens PLM Software».

Есть и национальные проблемы. Наши компании работают не только локально, они выходят на глобальные рынки, так как иначе невозможно. Виктор Беспалов привел данные, полученные от одного российского авиахолднига и его зарубежных конкурентов, которые показывают, что наша компания тратит почти вдвое больше времени на доводку производства, чем они. По его мнению, это тревожный сигнал, говорящий о том, что западные компании гораздо быстрее выводят продукцию на рынок, и российским производителям необходимо постараться снизить эти потери.

Для этого наши компании должны использовать технологии, которые делают их конкурентоспособными. В связи с этим Виктор Беспалов считает, что нужно внимательно относиться к выбору технологий: «Я категорически не согласен с заявлениями некоторых российских разработчиков, появившимися в последнее время в связи с политикой импортозамещения, в которых делает упор на то, что российские PLM-системы на 80% удовлетворяют требования наших предприятий. А что делать с остальными 20%? Как наши отечественные компании смогут конкурировать в такой ситуации? Как бороться с глобальными игроками, которые уже оснащены современными технологиями?».

В качестве ответа на эти риторические вопросы Виктор Беспалов привел результаты опроса российских заказчиков, которые показывают. что несмотря на все сложности, большинство из них планируют расширить использование продуктов Siemens PLM Software.

Видимо в этом не последнюю роль при этом играет внимание, которое российский офис проявляет к требованиям заказчиков. Причем, сегодня речь уже идет не об оформлении чертежей, а о функциональных требованиях. На прошлой конференции упоминался учет требований ОКБ им. Сухого и АНТК им. Антонова в системе NX CAD.

Эта работа продолжается для других продуктов, в частности усилена интеграция системы ЧПУ Sinumetrik и NX CAM для объединения реального и виртуального миров, улучшена интеграция NX и Fibersim для авиационных программ, адаптирована система Product Cost Management к российским методологиям расчета стоимости, интегрированы системы Teamcenter и Test.Lab для сквозного процесса верификации требований.

Эта тема волнует российских пользователей. Так Майклу Ребруху, директору по разработке NX, была задан из зала вопрос о том, как можно донести до разработчиков NX свои проблемы и повлиять на разработку. На что он ответил, что компания продолжает сотрудничать с заказчиками в России, прислушиваясь к пожеланиям и их учитывая: «Нам важно понимать, как они работают, где испытывает сложности и тогда мы постараемся помочь». Со своей стороны Виктор Беспалов обещал, что сразу после форума продолжится работа с заказчиками над определениями требований и созданием плана их удовлетворения в следующих версиях продуктов.

Внимание уделяется и теме создания прототипа стандартного решения. «PLM - не дешевая технология, поэтому заказчики заинтересованы в быстром получении отдачи. В связи с этим в течение последних четырех лет наши усилия были сосредоточены на сокращении сроков внедрения», - сказал Виктор Беспалов.

Уже созданы специальные преднастроенные модели данных, шаблоны NX для поддержки ЕСХД, шаблоны для процессов управления изменениями, библиотеки по стандартным деталям, материалам, технологическим ресурсам и т.д., разработана методика быстрого запуска в эксплуатацию. По оценкам Siemens и данным от пилотных проектов, сроки внедрения удается сократить вдвое благодаря тому, что почти 80% работ охвачены стандартным решением, и лишь 20-30% приходится на учет специфики заказчика.

Кроме того, в ходе реализации индустриального подхода, объявленного несколько лет назад, Siemens продвигает в России набор отраслевых преднастроенных решений Catalyst, который включает лучшие практики и базовые процессы для разных отраслей, таких как кораблестроение, автомобилестроение, машиностроение, электроника, энергетика и т.д. По словам Виктора Беспалова, эти решения позволяют внедрить новые решения в существующие процессы таким образом, чтобы сократить разрыв между передовыми технологиями и тем, что реально использует предприятие.

Выступления российских заказчиков показали, каким образом у нас реализуются перечисленные технологии Siemens. Так, Василий Скворчук, начальник департамента ИТ ООО «Уральские локомотивы», рассказал о том, что при запуске нового производства электропоездов «Ласточка» было решено создать на предприятии комплексную систему автоматизации, включающую Teamcenter, NX CAD/CAM/CAE от Siemens, российско-белорусскую ERP-систему Омега (российско-белорусская) и «1C:Управление производственным предприятием».

Василий Скворчук: «Сейчас в интегрированной корпоративной системе работает порядка 1100 человек»

ООО «Уральские локомотивы» - совместное предприятия с Siemens, было создано в 2010 г. «С этого момента на нашем заводе началось бурное развитие информационных технологий», - сказал Василий Скворчук и добавил, что сейчас в интегрированной корпоративной системе работает порядка 1100 человек, а руководство может наблюдать за ходом работы на панели руководителя, на которую поступает вся основная информация. Благодаря этой систем все подразделения имеют доступ к единому источнику актуальной информации, необходимой для выпуска высококачественного оборудования для «Ласточки».

В планах предприятия – применение трехмерных электронного макета изделия для деталей, обрабатываемых на станке с ЧПУ. Уже проведен пилотный проект.

Переход на электронный макет изделия идет и на Улан-Удэнском авиационном заводе, который разрабатывает и производит вертолеты Ми-8. ИТ-директор завода Максим Лобанов рассказал о двух проектах по организации цифрового процесса технологической подготовки производства по подлиннику конструкторской документации в виде электронного макета.

Сначала для новой модели вертолета был реализован проект «Концевая балка», в ходе которого была создана оснастка и сама балка, а затем проект «Грузовой пол», изготовленный полностью по безбумажной технологии. В рамках этого проекта был отработан процесс сборки оснастки, что позволило повысить точность сборки и сократить сроки.

По словам Максима Лобанова, в связи с переходом на безбумажные технологии появилась необходимость интеграции PLM-системы Teamcenter с применяемой на заводе системой планирования, а также создания современной информационной системы для доведение цифрового макета до каждого рабочего места.

Зарубежные примеры

С точки зрения глобальной конкуренции интересно посмотреть, как развивается переход на цифровые технологии на зарубежных предприятиях. Например, компания Konecranes, занятая производством и обслуживанием кранов и другого подъемного оборудования, начала путь по гармонизации подхода к цифровизации в 2008 г.

«Производство и обслуживание - интересная комбинация, чтобы получать максимальный эффект, нужно эти элементы свести воедино. У нас на обслуживании около полумиллиона единиц оборудования и здесь очень важна цифровизация», – объяснил Матти Лето, директор по Product & Engineering Process компании Konecranes.

По его словам, сначала было выполнено определение процессов, а потом начался поиск решения для обеспечения этих процессов таким образом, чтобы системы продолжали работать и в будущем в течение многих лет. Был составлен список платформ, включая ERP, CRM и т.д, но самой важной с точки зрения долгосрочной устойчивости компания считает систему PLM, так как в нее закладывается информация о продукции. Выбор пал на Teamcenter.

На данный момент часть систем внедрены, остальные внедряются. А Konecranes тем временем переходит на следующий уровень цифровизации за счет применения технологии Интернета вещей для автоматизации обслуживания оборудования и оптимизации других процессов. Для этого создан портал, предназначенный для обмена информацией между компанией, партнерами и заказчиками.

Проект Интернета вещей в Konecranes успешно стартовал. К сети подключено более 10 тыс. единиц оборудования. «PLM-система существенно повышает ценность Интернета вещей, т.к. данные об изделии вместе с данными мониторинга оборудования позволяют быстро принимать обоснованные решения, – поделился опытом Матти Лето. - Мы считаем, что Интернет вещей - это новая модель для бизнеса, за которой будущее».

Цифровой двойник как основа будущего производства

Происходящая сейчас промышленная революция трансформирует бизнес, ставит непростые задачи перед предприятиями. Меняются процессы разработки, например, за счет применения краудсорсинга и систем-ориентированного подхода к проектированию, а в области производства перемены происходят за счет применения аддитивного производства, современных робототехнических систем и интеллектуальных средств автоматизации.

«Создание цифрового двойника для управления жизненным циклом всей системы производства позволяет предприятиям выйти на новый уровень инноваций», – заявил Роберт Мешел, старший директор Siemens PLM Software по стратегии Manufacturing Engineering Software, и рассказал, что действуя в этом направлении, компания развивается направления производственного инжиниринга и цифрового производства. «Несколько новинок, над которыми мы сейчас работаем, позволяют устранить разрыв между проектированием и производством», - сказал Роберт Мешел.

Кроме того, все более активно используются роботы, которые сейчас стали гораздо более гибкими, чем раньше. 3D-печать, которая еще недавно считалась пригодной только для прототипирования, начинает применяться в реальном производстве. В качестве доказательства Роберт Мешел привел конкретные примеры из отраслей авиационно-космической, судостроения, машиностроения и автомобилестроения, которые показывают что это дает радикальное ускорение: «Мы обновляем свои продукты, чтобы предоставить заказчикам возможность использовать эту технологию».

Еще одной многообещающим передовым подходом является виртуальная пуско-наладка с использованием интегрированного программно-аппаратных комплекса. По мнению Роберта Мешела, все это указывает на то, что основу будущего производства составит моделирование реальности, а важной предпосылкой для этого является цифровой двойник - модель с высокой степенью детализации.

Немаловажно и то что использование цифрового двойника позволяет интегрировать расчеты и натурные испытания, а также модели и данные. По словам Вутера Дехандшуттера, технического директора по продукту, Siemens PLM Software, здесь задача состоит в том, чтобы максимально использовать информацию, создаваемую на разных этапах и увязывать ее между собой, но сейчас есть ряд этапов, на которых инженерная информация производится изолировано.

Вутер Дехандшуттер: «Использование цифрового двойника позволяет интегрировать расчеты и натурные испытания»

Он показал, что эту проблему можно решить с помощью цифрового двойника, анализируя продукт на самых ранних этапах посредством виртуальных испытаний, управляя этим двойником и повышая уровень его детализации и точности, чтобы на натурных испытаниях сосредоточиться именно на удовлетворении требований, а не на поиске решений.

В качестве примера Вутер Дехандшуттер привел корпорацию «Иркут», которая применила такой подход при проектировании самолета МС-21, использовав для расчета поведения системы продукты LMS Imagin.Lab и LMS Amesim. При этом моделировались не только отдельные части, но общее взаимодействие систем, что позволило еще на этапе проектирования проверять, как поведет себя целый самолет и, по данным «Иркут» в пять раз сократить создание самых сложных моделей по сравнению с применявшимся раньше решением.

Что нового в NX 11

Продвигая концепцию цифрового двойника, Siemens не забывает о своих базовых продуктах. Майкл Ребрух, директор по разработке NX, Siemens PLM Software, представил некоторые новинки, которые появятся в августе в версии NX 11, и в ноябре в NX 11.01.

Впрочем, одна новинка уже доступна. Это бесплатное мобильное приложение Catchbook, предназначенное для разработки. «Рисуя от руки эскиз на планшете, результат которого конвертируется в геометрию, мы можем добавлять размеры и управлять позиционированием эскизов. Также можно сделать фотографию с помощью мобильника и посредством этой системы исследовать возможности данного проекта», – объяснил Майкл Ребрух.

Майкл Ребрух рассказывает о новинках версии NX 11

Вместе с NX 11 выйдет новый продукт Converging Model, который позволяет в одной модели комбинировать точную геометрию и клеточное представление на основе граней. По словам Майкла Ребруха, клиенты, которые уже с ним познакомились, говорят, он изменил подход к работе, так эту модель можно использовать при проектировании, проведении испытаний и использовании новых методов, таких как 3D-печать и гибридное производство.

В состав NX 11 также войдет новое решение Lightworks Iray+ на базе технологии Iray компании Nvidia, которое предназначено для построения фотореалистичных изображений и включает библиотеку материалов и сцен.

Кроме того, в NX 11 появится возможность сканировать и загружать в систему огромные облака точек и взаимодействовать с ними так же как в реальном мире, чтобы выполнять проектирование в контексте физического окружения.

В NX 11.01 будет реализована новая технология оптимизации топологии, предназначенная для создания поверхностей сложной формы, оптимизации формы, массы, используемых материалов, размеров и топологии конструкций с сохранением функционирования детали. Предполагается, что это позволит улучшить взаимодействие с аддитивным производством. -->

IBM внедрит в порту Роттердам новейшие облачные технологии и интернет вещей.

В ближайшее время порт Роттердам ожидает новый рекорд: он станет не только самым крупным европейским портом по грузообороту, но и самым умным портом в мире. И в этом ему поможет IBM.

Совместные усилия будут направлены в первую очередь на реализацию системы «подключенного судоходства» (connected shipping), по аналогии с подключенными автомобилями в автопроме. Суда, имеющие доступ к системе, управляются автономно и обмениваются данными для безопасной навигации. По заявлению администрации порта Роттердам, у них в планах прием первых автономных судов уже в 2025 году.

Программа цифровизации рассчитана на несколько лет. В результате 42-километровая территория порта будет организована в единое цифровое пространство при помощи облачных технологий IBM Cloud и интернета вещей IBM IoT, и порт Роттердам сможет по праву называться самым умным портом в мире.

Для построения такой системы будет создан цифровой двойник порта – точная цифровая модель всех операций, которая будет со 100%-ной точностью отражать ресурсы и портовые мощности, передвижения судов, инфраструктуру, погодные, географические и гидрологические условия.

Через порт проходит ежегодно более 140 тысяч судов, в процесс обработки грузов вовлечено множество заинтересованных сторон. Цифровая модель позволит увидеть общую картину, протестировать сценарии работы порта и при помощи централизованной панели управления лучше координировать действия всех участников. Это повысит скорость выполнения портовых операций и объемы обрабатываемых грузов, а также обеспечить соблюдение самых жестких стандартов безопасности. В конечном итоге время нахождения судна в порту сократится в среднем на 1 час . Для портовых операторов это выразится в экономии порядка 80 000 долларов США , а для порта – в увеличении количества принимаемых судов.

В порту будут использоваться технологии обработки данных интернета вещей и дополненного интеллекта (Augmented Intelligence), а также интеллектуальные метеорологические и гидрологические данные, при помощи которых перевозчики смогут определить наиболее благоприятное время для захода в порт Роттердам. А благоприятные навигационные условия позволяют экономить топливо, оптимизируют скорость захода и швартовки и обеспечивают лучшую сохранность груза.

С этой целью причалы и буи будут оснащены «цифровыми дельфинами» – интеллектуальными датчиками, которые обеспечивают поддержку перевалки грузов, фиксируют вакантность или занятость швартовых терминалов, генерируют данные о статусе портовых операций в конкретный момент времени, а также отслеживают условия окружающей среды, прямо или косвенно влияющие на навигацию. Цифровые дельфины будут самообучаемыми, и точность их показаний в режиме реального времени заявлена на уровне 100%. Эти сведения порт планирует передавать пользователям посредством специально разработанного приложения для планирования и контроля операций.

Еще одна инициатива порта Роттердам – создание вспомогательной производственной лаборатории (RAMLAB). Ее цель – снабжение судоверфи качественными промышленными запчастями по требованию. Это первая лаборатория трехмерной печати , ориентированная на порты и морских перевозчиков, способная сократить время ожидания нужной детали с 1,5-2 месяцев до нескольких дней.

Скорость и эффективность – два главных достоинства любого порта, – Пол Смитс

«Скорость и эффективность – два главных достоинства любого порта, – утверждает Пол Смитс, финансовый директор Администрации порта Роттердам. – Именно они привлекают бизнес и позволяют увеличивать грузооборот». Очевидно, что нововведения порта Роттердам напрямую служат достижению этих двух целей.

В России сегодня сложно говорить о 4-й промышленной революции, но мы верим что говорить надо. Среди технологических драйверов на промышленных предприятиях в новом поколении появятся платформы индустриального интернета вещей, реализующие концепцию цифрового двойника.

Аналитики Forrester определяют цифрового двойника как создание реального физического объекта в абстрактной цифровой форме, который выступает в качестве посредника для любой связи с реальным устройством.

Согласно General Electric, идея цифрового двойника заключается в том, чтобы идти дальше, чем просто работать с цифровыми моделями. Компания говорит, что техническое обслуживание также будет происходить в синхронизации с цифровой модели с реальным объектом через системы датчиков и средства связи.

Аналитическое агентство Gartner прогнозирует, что к 2021 году половина крупных промышленных компаний будет использовать цифровых двойников и в результате эти организации получат повышение эффективности работы на 10%.

«Цифровые двойники влияют на бизнес-влияние IoT, предлагая мощный способ мониторинга и управления активами и процессами», — говорит Альфонсо Велоса, вице-президент по исследованиям в Gartner. Это особенно возбуждает наш коллектив, поскольку мы в проекте SAYMON очень плотно занимаемся автоматизированным мониторингом и управлением, в том числе и информационными системами и интернет вещами. Конечно, конкуренция на рынке платформ для управления IoT довольно велика — буквально каждая крупная цифровая корпорация сегодня заявляет о наличии платформ, но далеко не все успели сделать собственные наработки или приобрести компанию с готовым решением. Часто заявление о наличии является данью приличию — есть технологический тренд, есть заявление корпорации.

Сегодня мы пока не работаем с цифровыми моделями и чертежами — открыты к имеющим опыт в данной сфере партнёрам. На данный момент имеется опыт сотрудничества с компанией формирующей фото-реалистичные копии промышленных объектов и в результате на свет появился отдельный проект VIOTR , объединяющий силу оцифрованного пространства с возможностью получения данных с реальных датчиков и видеокамер, возможность управлять выключателями, реле и заслонками в реальном мире. Проект VIOTR сегодня имеет ориентир на образовательные технологии будущего, но по сути своей является частью концепции цифрового двойника.

Именно так формулируют и наши коллеги из журнала Computer Weekly — новый подход предполагает управление связью между пограничными устройствами и внутренними системами и зеркальное отражение изменений в виртуальной модели устройства — другими словами, появляется цифровой двойник.

Примеры показывают, что даже на таких простых операциях как управление замками дверей можно получить существенную экономию при эксплуатации. Компания Dormakaba, которая делает умные дверные замки, с 2012 года использует программное обеспечение для управления полевыми работами предприятия ServiceMax, помогая ему контролировать его установки. Детальные данные о работе каждой двери помогают Dormakaba и её партнерам более эффективно управлять зданиями. Недавнее исследование Vanson Bourne для ServiceMax показало, что промышленные компании теряют 260 000 долл. США в час из-за незапланированных простоев. Прогнозирование неудачи с использованием цифровых близнецов может помочь преодолеть эту проблему. Цифровой двойник может предоставить инженерам в Dormakaba самую свежую запись о каждом действии или событии, которое регистрировали датчики на дверях, зарегистрирует установку компонентов и обновлений прошивки и может использоваться сервисной командой Dormakaba для определения срока службы продукта вместе с подробным описанием журнала безопасности, который связан к дверью. Важно также обеспечить тесную связь с поставщиками деталей и компонентов и управлением жизненным циклом продукта, обеспечивая чрезвычайно чёткий уровень контроля и обслуживания. Используя цифровое прогнозирование работы замков, компания Dormakaba рассчитывает снизить количество обращений клиентов и повысить качество обслуживания. Совместно с компанией Swisscom была создана облачная платформа для управления замками. Обучение партнёров является важным элементом данных инноваций и трансформации бизнеса, признают в компании Dormakaba.

В отчете Gartner Digital Twins Will Impact Economic and Business Models , аналитическая фирма проводит аналогию между объемом сбора данных, выполненным такими компаниями, как Google, Amazon и Netflix, и тем, какой объем данных создадут цифровые двойники в промышленных фирмах для постоянного мониторинга работы, подключенного к системам управления оборудования.

Аналитики предупреждают, что это потребует еще большего контроля компонентов и обновления программного обеспечения, а также потребует, чтобы производители автомобилей стали поставщиками программного обеспечения. «Операторы активов должны будут добавлять навыки работы с программными средствами в свои подразделения эксплуатации, поскольку они добавляют более разумные активы, а также добавить владение программным обеспечением и данными в контракты на поддержку», — предупреждают аналитики.


Image from https://www.ge.com/

Лучшие статьи по теме