Stále více podniků projevuje zájem o téma digitalizace výroby. To si mohli ověřit organizátoři krajské vědeckotechnické konference „Digitalizace výrobních procesů“. Aplikace průmyslového softwaru pro budování digitálních podniků,“ která se nedávno uskutečnila v Samaře.

Iniciovala ho skupina společností SMS-Automation, známá jako univerzální integrátor specializující se na tvorbu a podporu systémů průmyslové automatizace, spolu s oddělením Digital Manufacturing společnosti Siemens, jednoho z největších světových koncernů v oblasti automatizace a elektrotechniky. produkty, se kterými vývojáři Samara mají více než dvě desetiletí plodné spolupráce.

Fórum výrobců a vývojářů informačních systémů podpořilo také Ministerstvo průmyslu a technologie regionu Samara. Její specialisté opakovaně zaznamenali úspěchy skupiny firem v oblasti průmyslové automatizace a výstavby rozsáhlých informačních systémů.

Zástupcům průmyslových podniků v regionu Samara byl představen koncepční rámec a konkrétní nástroje pro budování efektivní digitální výroby. Průmyslová automatizace je pouze součástí digitalizace, nebo také digitalizace, jak se jí také říká. Digitalizace je automatizace procesů během celého životního cyklu produktu, zařízení nebo podniku. Do toho zapadá projekt, jeho fungování, modernizace.

Zpráva předsedy představenstva společnosti SMS-Automation Group of Companies Andrey Sidorova „Průmyslový software jako nástroj digitalizace“ vzbudila mezi účastníky konference velký zájem. „Jsme na prahu intelektualizace řídicích systémů,“ poznamenal Andrey Sidorov (na spodní fotografii). - Nyní výrobci zařízení na Západě mění svůj výrobní model. Výbava začíná mít digitální dvojče. Změna obchodních modelů bude znamenat, že digitální dvojče bude významným faktorem při výběru dodavatele.“

Digitalizace znamená také testování situací na virtuálních digitálních modelech, což vám umožní ušetřit obrovské množství peněz. Siemens je již na svém místě digitalizace, aniž by čekal na příjezd stroje na výrobu dílů, když jej obdržel virtuální obraz, připojí k němu virtuální roboty a bez ztráty času začne ladit technologické procesy.

Témata nastolená odborníky související s používáním konkrétních digitálních produkčních nástrojů byla účastníky konference přijata se zájmem a vyvolala mnoho otázek a diskusí. Kromě reportáží upoutaly pozornost hostů konference demo stánky s praktickými ukázkami implementace principů digitalizace do reálií systémů řízení procesů průmyslových podniků v Rusku. Zvláštní pozornost byla na konferenci věnována problematice informační bezpečnost moderních automatizačních systémů. Seznámit se nynější trendy rozvoj podniků v rámci konceptu Průmysl 4.0 se podle odborníků může stát doplňkový nástroj v procesu zvyšování konkurenceschopnosti v éře Průmyslu 4.0.

Existuje lepší způsob. Identifikace způsobů, jak zlepšit efektivitu inženýrských a technologických procesů navrhování

Aaron Frenkel, Jan Larssen

Výroba produktu je bezpochyby nejdůležitější součástí všech procesů životního cyklu. V této fázi se představy mění ve skutečnost. Navíc bez koordinovaného návrhu a výrobních procesů, které zajistí úspěšnou montáž produktu na dílně, zůstanou nápady jen krásnými výkresy nebo nebudou plně realizovány. Po mnoho let zůstaly metody navrhování a vývoje technologických postupů neměnné, zachovávajíce všechny tradiční nedostatky, které vedou ke zvýšení nákladů a termínů. Vzhledem k tomu, že inovace se dnes staly životně důležitými pro přežití podniků vyrábějících stroje, Siemens PLM Software analyzoval předvýrobní procesy, aby identifikoval způsoby, jak je dále optimalizovat. V tomto článku Aaron Frankel, vrchní ředitel marketingu pro strojírenské řešení, a Jan Larsson, vrchní ředitel marketingu pro Evropu, Střední východ a Afriku ve společnosti Siemens PLM Software, diskutují o tom, jaké zdroje neefektivity je třeba odstranit, aby bylo možné zavést koncept „digitální dvojče produktu“ a jak to ovlivní způsob výroby produktů.

Krásná symfonie

Pokud se ocitnete v moderním podniku, uvidíte úžasnou symfonii práce lidí, robotů a strojů, pohybu materiálů a dílů - a to vše je provedeno s přesností na vteřinu, aby se dodržel plán. Obrázek vypadá jednoduše fantasticky.

V zákulisí ale uvidíme zastaralé procesy designu a technologické přípravy výroby. Nebudeme nikoho kritizovat. Vyvinout design produktu není samo o sobě malým úspěchem. Navrhování může být velmi náročný úkol. V některých případech se produkt skládá z milionů dílů a na jeho vytvoření pracují tisíce zaměstnanců a partnerů, často po celém světě. Navíc v kritických průmyslových odvětvích, jako je elektronika (rychlejší procesory, miniaturizace), automobilový průmysl (udržitelnost a snižování emisí) a letectví (udržitelnost a zavádění kompozitních materiálů), existuje neustálá potřeba optimalizovat a urychlovat vytváření nových technologií. S přihlédnutím k vysoké složitosti řešených problémů je neochota odchýlit se od praxí prověřených předvýrobních procesů vcelku pochopitelná. Naši zákazníci však hlásí běžné problémy při návrhu a výrobě produktů, které v některých případech vedou k nákladným zpožděním.

Běžné problémy

Jednou z největších výzev, kterou vidíme, je, že návrháři a technologové používají různé systémy. V praxi to vede k tomu, že konstruktéři předávají svůj vývoj technologům, kteří se snaží vytvářet technologické postupy v počítačové systémy, na kterou jsou zvyklí. V tomto scénáři – a vyskytuje se to velmi často – dochází k desynchronizaci informací, což ztěžuje kontrolu situace. Kromě toho se zvyšuje pravděpodobnost chyb.

Problémy se pravidelně objevují při vývoji uspořádání dílen. Důvodem je to, že půdorysy jsou obvykle vytvářeny ve formě dvourozměrných půdorysů a papírových výkresů. Jedná se o dlouhý a pracně náročný proces. 2D výkresy jsou důležitou součástí procesu, ale nemají potřebnou flexibilitu. Často se stává, že přeskupení zařízení v dílně není na výkresu zaznamenáno. Problém je zvláště akutní při působení na rychle se měnících trzích (jako je spotřební elektronika), které vyžadují neustálé rozšiřování a modernizaci výrobních systémů. Proč? Protože dvourozměrná rozložení postrádají inteligenci a asociativitu. Zabraňují technologům vědět, co se přesně děje v dílně, a rychle činit chytrá rozhodnutí.

Po vytvoření dispozice je vypracována technologická trasa. Zpravidla pak prochází fází kontroly. Zde leží další významná překážka zvýšení efektivity. Technologové obvykle musí počkat, až bude zařízení instalováno, aby mohli vyhodnotit výkon zařízení. Navíc, pokud se ukáže, že charakteristiky jsou nižší, než se očekávalo, pak může být na vývoj alternativní technologie příliš pozdě. Naše zkušenost je taková, že tato situace má za následek značné zpoždění.

Nakonec zákazníci hlásí dva další problémy, které se objevily pozdě v předprodukčním cyklu. Jedná se o hodnocení výkonu jednotlivých operací a všeho technologický postup obvykle.

Vzhledem k vysoké složitosti moderní výroby a častému nedostatku koordinace mezi různými systémy navrhování procesů může být obtížné určit, které konkrétní operace nebo výrobní oblasti způsobují zpoždění na lince. A pokud jde o samotnou výrobu produktu, zákazníci uvádějí, že je obvykle extrémně obtížné vyhodnotit výkon a míru, do jaké skutečné procesy odpovídají plánovaným procesům. Problém opět spočívá ve vysoké složitosti a také v nedostatečné zpětné vazbě mezi výrobou, konstruktéry a technology.

Digitální dvojče

Digitální dvojče je virtuální kopie skutečného objektu, která se chová stejně jako skutečný objekt. Aniž bychom se zde zabývali technickými detaily našich produktů, stačí říci, že naše ovládací prvky životní cyklus produkty (PLM) poskytují vytvoření kompletní digitální platformy. Podporuje použití digitálních dvojčat, která přesně modelují komplexní návrh výrobku a výrobní procesy.

Co to všechno znamená v praxi? Pojďme se znovu podívat na výše uvedené kroky a ukázat si hlavní schopnosti, které nový přístup poskytuje.

Konstrukce

NX (a další CAD systémy) vytvoří model produktu a přenese jej do Teamcenteru ve formátu 3D JT. Aplikace během několika sekund vytvoří tisíce různých virtuálních verzí produktu, které přesně odpovídají skutečnému produktu. Zároveň se k identifikaci potenciálních problémů využívají technologie zpracování velkých dat, konstrukční a technologické informace (PMI) obsažené v modelech (tolerance, lícování, spojení mezi díly a sestavami) a také základní popis technologického procesu. Tento přístup byl již ověřen v praxi při vytváření elektronických produktů vyráběných naší společností. Například jsme byli schopni okamžitě zjistit, že otvory pro šrouby na výstupním video konektoru nejsou přesně zarovnány s otvory pro šrouby na desce plošných spojů. Pokud by chyba zůstala neodhalena, mělo by to za následek záruční nároky ze strany zákazníků: konektor by se mohl oddělit od tištěný spoj. Identifikace konstrukčních chyb v rané fázi významně šetří čas a peníze, a to jak během vývoje technologie, tak během výroby.

Návrh procesu

Digitální dvojče umožňuje zlepšit spolupráci designérů a technologů, optimalizovat výběr místa a výrobní technologie a také alokaci potřebných zdrojů. Podívejme se na příklad provádění změn v procesu sestavení. Pomocí našeho software, procesní inženýři na základě nové konstrukční specifikace přidávají do pracovního 3D modelu technologického procesu nové operace. Můžete simulovat jakýkoli výrobní systém, když jste kdekoli na světě: řekněme technologové v Paříži připravují výrobu v továrně v Riu. Technologové mají časové informace pro každou přidanou operaci a kontrolují, zda nová procesní trasa splňuje stanovené ukazatele výkonnosti. Pokud tomu tak není, pak se technologické operace vymění nebo přeskupí. Numerické simulace se pak provádějí znovu, dokud zvolená procesní cesta nesplňuje požadavky. Nový pracovní postup je okamžitě k dispozici všem vývojářům ke schválení. Pokud jsou identifikovány nějaké problémy, konstruktéři a technologové spolupracují na jejich odstranění.

Rozvržení dílny

Při práci na layoutech doporučujeme vytvořit digitální dvojče obsahující strojní zařízení, automatizační systémy a zdroje, jasně propojené s celým „ekosystémem“ designu a technologické předvýroby. Pomocí sady nástrojů PLM lze kroky procesu zaměňovat pomocí přetažení. Stejně snadné je umístit zařízení a personál na výrobní linku a simulovat její provoz. Je to velmi jednoduché, ale zároveň výjimečné účinná metoda vytváření a editace technologických postupů. Když jsou provedeny konstrukční změny, které vyžadují použití nového průmyslového robota, specialisté na numerické simulace například ověřují, zda je možné nainstalovat robota této velikosti, aniž by narazil na dopravník. Zpracovatel dispozičního řešení dílny provede potřebné úpravy a připraví oznámení o změnách, na základě kterých nákupní oddělení nakupuje nové vybavení. Tato analýza důsledků změn umožňuje vyhnout se chybám a v případě potřeby okamžitě informovat dodavatele.

Kontrola technologických konstrukčních řešení

Během kontrolní fáze se digitální dvojče používá k virtuálnímu ověření procesu montáže. Virtuální simulace a kvantitativní analýza mohou vyhodnotit všechny faktory spojené s manuální prací při montáži a identifikovat problémy, jako je nevhodné držení těla. To umožňuje vyhnout se únavě a pracovním úrazům. Na základě výsledků simulace jsou vytvořena tréninková videa a instrukce.

Optimalizace výkonu

Digitální dvojče slouží ke statistickému modelování a vyhodnocování navrženého technologického systému. Umožňuje snadno určit, zda by měla být použita manuální práce, roboti nebo kombinace robotů a pracovníků. Je možné provádět numerické simulace všech procesů až po energetickou spotřebu jednotlivého stroje, aby byla technologie co nejvíce optimalizována. Analýza ukazuje, kolik dílů je vyrobeno v každé operaci. To zajišťuje, že výkon skutečné výrobní linky bude odpovídat cíli.

a skutečné světy. To umožňuje porovnat návrhový projekt se skutečně vyrobeným.
produkt. Obrázek ukazuje, jak se používají technologie velkých dat
shromažďovat aktuální informace o kvalitě produktu, které jsou předávány k analýze
do digitálního dvojčete uloženého v Teamcenteru

Výroba produktu

Digitální dvojče poskytuje zpětnou vazbu mezi reálným a virtuálním světem, což umožňuje optimalizaci výrobních procesů produktů. Technologické pokyny jsou přenášeny přímo do dílny, kde je spolu s videozáznamy obdrží obsluha zařízení. Operátoři poskytují konstruktérům výrobní data (například zda je mezera mezi dvěma šrouby držícími panel na místě), zatímco jiní automatizované systémy shromažďovat informace o výkonu. Poté se provede porovnání mezi konstrukčním návrhem a skutečně vyrobeným produktem a zjistí se a odstraní odchylky.

Nové přístupy k práci

Použití digitálního dvojčete, které je přesnou kopií skutečného produktu, pomáhá rychle identifikovat potenciální problémy, urychluje přípravu výroby a snižuje náklady. Přítomnost digitálního dvojčete navíc zaručuje možnost výroby produktu navrženého designéry; všechny technologické procesy jsou udržovány v aktuálním a synchronizovaném stavu; vyvinuté technologie se ukázaly být funkční a výroba funguje přesně podle plánu. Digitální dvojče vám umožní vyzkoušet, jak lze nové technologie integrovat do stávajících výrobních linek. Tím se eliminují rizika vznikající při nákupu a instalaci zařízení.

Strojírenství je jedním z nejvyspělejších odvětví světového průmyslu, kde se dlouhodobě uplatňují osvědčené, avšak zastaralé přístupy k technologické přípravě výroby. Je čas přinést ducha inovací, který otevírá dveře k úspěchu ve vývoji a výrobě produktů. Je čas vyzkoušet něco nového!

Děkujeme redaktorům podnikového časopisu „Siberian Oil“ společnosti Gazprom Neft PJSC za poskytnutí tohoto materiálu.

Co je digitální dvojče?

Digitální dvojče je nové slovo v modelování a plánování výroby – jednotný model, který spolehlivě popisuje všechny procesy a vztahy jak v samostatném zařízení, tak v rámci celého výrobního majetku ve formě virtuální instalace a simulační modely. Tak je vytvořeno virtuální kopie fyzický svět.

Použití digitálního dvojčete, které je přesnou kopií skutečného aktiva, pomáhá rychle simulovat vývoj událostí v závislosti na určitých podmínkách a faktorech, najít nejefektivnější provozní režimy, identifikovat potenciální rizika, integrovat nové technologie do stávajících výrobních linek a snížit čas a náklady na realizaci projektu. Digitální dvojče navíc pomáhá identifikovat bezpečnostní kroky.

Moderní technologie umožňují postavit digitální dvojčata naprosto jakéhokoli výrobního aktiva, ať už jde o ropnou rafinerii nebo logistickou společnost. Tyto technologie v budoucnu umožní dálkové ovládání celého výrobního procesu v reálném čase. Na základě digitálního dvojčete je možné kombinovat všechny systémy a modely používané pro plánování a řízení výrobních činností, což zvýší transparentnost procesů, přesnost a rychlost rozhodování.

Digitální dvojče lze považovat i za elektronický pas výrobku, který eviduje veškeré údaje o surovinách, materiálech, provedených operacích, testech a laboratorních testech. To znamená, že veškeré informace, od výkresů a výrobní technologie až po pravidla údržby a likvidace, budou digitalizovány a dostupné pro čtení zařízeními i lidmi. Tento princip nám umožňuje sledovat a garantovat kvalitu produktů a zajistit jejich efektivní servis.

Od výkresů po 3D modely

Trocha historie. Lidé vždy potřebovali výkresy a schémata, od okamžiku prvních vynálezů - kola a páky, aby si navzájem předávali informace o konstrukci těchto zařízení a pravidlech jejich použití. Zpočátku to byly primitivní výkresy obsahující jen ty nejjednodušší informace. Návrhy se však staly složitějšími a obrázky a pokyny byly podrobnější. Od té doby ušly technologie pro vizualizaci, dokumentaci a ukládání znalostí o strukturách a mechanismech dlouhou cestu. Přesto po dlouhou dobu zůstával papír hlavním médiem pro záznam inženýrských myšlenek a pracovním prostorem zůstalo letadlo.

Ve druhé polovině dvacátého století se ukázalo, že obvyklá armáda kreslířů vyzbrojená rýsovacími prkny již nedokáže držet krok s rychlým růstem průmyslové výroby a složitostí vývoje strojírenství. Urychlení zpracování objemných a komplexních informací (např. technologické zařízení pro atmosférickou destilaci ropy obsahuje více než 30 tisíc kusů zařízení) si vyžádalo změnu technologie práce konstruktérů, projektantů, stavitelů, technologů, specialistů provozu a údržby. Evoluce nástrojů pro technické navrhování nabrala další obrátky a počátkem 90. let minulého století přišly do ropného průmyslu počítačem podporované konstrukční systémy (CAD). Nejprve používali 2D kresby a pak, koncem 2000, přišli na 3D.

Moderní konstrukční systémy umožňují inženýrům provádět rozvržení a projektování průmyslových zařízení v objemové formě, s přihlédnutím ke všem omezením a požadavkům výrobního procesu, jakož i požadavkům průmyslové bezpečnosti.

Moderní konstrukční systémy umožňují inženýrům rozmístit a navrhnout průmyslová zařízení v objemové formě, s přihlédnutím ke všem omezením a požadavkům výrobního procesu, jakož i požadavkům na průmyslovou bezpečnost. S jejich pomocí můžete vytvořit návrhový model konkrétní instalace a správně na něj umístit technologické a technické komponenty bez rozporů a kolizí. Zkušenosti ukazují, že prostřednictvím použití podobné systémy je možné snížit počet chyb a nesrovnalostí při návrhu a provozu 2-3krát různé instalace. Toto číslo je působivé, vezmeme-li v úvahu, že u velkých průmyslových zařízení se počet chyb, které je třeba opravit během procesu přezkoumání návrhu, pohybuje v tisících.

Využití 3D modelů umožňuje z pohledu projektantů a stavitelů radikálně zlepšit kvalitu projektové dokumentace a zkrátit dobu projektování. Vybudovaný informační model objektu se ukazuje jako užitečný v provozní fázi. Tento nová úroveň vlastnictví průmyslového zařízení, kde personál může získat jakékoli informace potřebné k rozhodnutí nebo dokončení úkolu v co nejkratším čase na základě stávajícího modelu. Navíc: když je po nějaké době potřeba modernizace zařízení, budoucí konstruktéři budou mít přístup ke všem relevantním informacím s historií oprav a údržby.

Omský pilot

Sergey Ovchinnikov, vedoucí oddělení systémů řízení společnosti Gazprom Neft:

Vývoj a implementace systému pro správu inženýrských dat je bezesporu důležitou součástí inovativního rozvoje jednotky logistiky, zpracování a prodeje. Funkce obsažené v SUPRID a potenciál systému umožní jednotce a společnosti jako celku stát se lídrem v digitální správě technických dat při rafinaci ropy. Tento softwarový produkt je navíc důležitou součástí celé řady souvisejících IT systémů, které představují základ právě vznikajícího centra BLPS Performance Management Center.

V roce 2014 Gazprom Neft zahájil projekt vytvoření systému správy technických dat pro zařízení na rafinaci ropy – SUPRID. Projekt je založen na využití technologií 3D modelování pro návrh, výstavbu a údržbu průmyslových objektů. Díky jejich použití se zkracuje čas potřebný pro vznik a rekonstrukci závodů na rafinaci ropy, zvyšuje se efektivita a bezpečnost jejich provozu a zkracují se prostoje technologického zařízení závodu. Implementace moderní systém Správu inženýrských dat na nejnovější platformě Smart Plant for Owners/Operators (SPO) provádějí specialisté z oddělení řídicích systémů jednotky logistiky, zpracování a prodeje a také z dceřiných společností ITSK a Avtomatika Service.

Na konci loňského roku byl úspěšně dokončen pilotní projekt nasazení funkčnosti platformy a nastavení obchodních procesů pro nově zrekonstruovanou primární rafinérskou jednotku v Omské rafinérii - AT-9. Systém implementuje funkcionalitu pro ukládání, správu a aktualizaci informací o instalaci po celou dobu jejího životního cyklu: od výstavby až po provoz. Spolu se systémovou, regulační a metodickou dokumentací byly vypracovány požadavky na projektanta a normy pro správu inženýrských dat. "SUPRID" je dobrý pomocník v práci,“ poznamenal Sergei Shmidt, vedoucí instalace AT-9 v rafinérii Omsk. — Systém umožňuje rychlý přístup k technickým informacím o jakémkoli zařízení, zobrazení jeho výkresu, objasnění technických parametrů, lokalizaci místa a měření na trojrozměrném modelu, který přesně reprodukuje skutečnou instalaci. Využití SUPRID pomáhá mimo jiné při školení nových specialistů a stážistů.“

Jak to funguje?

Úkolem systému SUPRID je pokrýt všechny fáze životního cyklu technologického objektu. Začněte shromažďováním technických informací ve fázi návrhu a poté aktualizujte informace v následujících fázích – výstavba, provoz, rekonstrukce, zobrazení aktuálního stavu zařízení.

Vše začíná informacemi od projektanta, které se postupně přenášejí a načítají do systému. Výchozí data tvoří: projektová dokumentace, informace o funkční, technologické a stavební a instalační struktuře zařízení, inteligentní technologická schémata. Právě tyto informace se stávají základem informační model, která vám umožní okamžitě získat cílené informace o stavebních projektech a technologickém schématu instalace, což umožňuje během několika sekund najít požadovanou polohu procesního zařízení, přístrojového vybavení na technologickém schématu a určit jeho účast v technologickém procesu .

Pomocí 3D konstrukčního modelu objektu načteného do systému jej zase můžete vizualizovat, vidět konfiguraci bloků, prostorové uspořádání zařízení, okolí se sousedním zařízením a měřit vzdálenosti mezi různými prvky instalace. Vytvoření operačního informačního modelu je dokončeno vazbou výkonnou dokumentaci a 2D a 3D modely „jako vestavěné“, poskytující možnost získat podrobné informace o vlastnostech a technických charakteristikách jakéhokoli zařízení nebo jeho prvků v provozní fázi. Systém je tedy strukturovaným a propojeným souborem všech inženýrských dat objektu a jeho vybavení.

Roman Komarov, zástupce vedoucího oddělení inženýrských systémů ITSK, vývojový manažer SUPRID:

Po mnoha letech vyhodnocování přínosů projektu a předběžného vývoje byl pilotní systém v krátké době implementován. Implementace SUPRID umožnila společnosti získat nástroj pro správu technických dat zařízení na rafinaci ropy. Dalším globálním krokem, ke kterému se budeme postupně přibližovat, je vytvoření digitálního informačního modelu ropné rafinérie.

K dnešnímu dni bylo do elektronického archivu SUPRID nahráno již více než 80 000 dokumentů. Systém umožňuje polohové vyhledávání aktuálních informací o jakémkoli typu zařízení a poskytuje uživateli komplexní informace o každé poloze, včetně Specifikace, celkové rozměry, materiálové provedení, design a provozní parametry atd. „SUPRID“ umožňuje zobrazit jakoukoli část instalace v trojrozměrném modelu nebo na technologickém schématu, otevřít naskenované kopie dokumentů souvisejících s touto pozicí: pracovní, výkonnou nebo provozní dokumentaci (pasy, akty, výkresy atd. ).

Tato variabilita výrazně zkracuje čas strávený zpřístupňováním aktuálních informací a jejich interpretací a umožňuje vyhnout se chybám při rekonstrukci a technickém dovybavení objektu a výměně zastaralého vybavení. "SUPRID" pomáhá analyzovat provoz zařízení a jeho zařízení při hodnocení provozní účinnosti, usnadňuje přípravu změn technologických předpisů, vyšetřování poruch, poruch, havárií na zařízení, vzdělávání a školení provozního personálu.

"SUPRID" je integrován s ostatními informační systémy BLPS a tvoří jednotné informační prostředí pro inženýrská data, která se mimo jiné stanou základem pro inovativní Unit Performance Management Center. Vzájemný vztah s programy, jako je KSU NSI ( podnikový systém správa regulačních a referenčních informací), SAP TORO (údržba a opravy zařízení), MS PSD (systém řízení dokumentace návrhů a odhadů) „TrackDoc“, Meridium APM, tvoří unikátní integrovaný systém pro automatizaci procesů řízení výrobních aktiv společnosti rafinerie ropy, což umožňuje zvýšit ekonomický efekt z jejich sdílení pro společnost.

Efektivita projektu

V relativně krátké době se IT specialistům Gazprom Neft podařilo nejen zvládnout složitosti platformy SPO, na které je postaven systém správy inženýrských dat, ale také vytvořit zcela novou infrastrukturu pro společnost, vyvinout sadu regulačních dokumentů a nakonec vyvinout kvalitativně nový přístup k výstavbě zařízení na rafinaci ropy.

Již v rané fázi projektu bylo zřejmé, že systém bude žádaný provozními službami závodu a službami investiční výstavby. Stačí říci, že jeho použití ušetří až 30 % pracovního času na vyhledávání a zpracování technické informace pro jakýkoli předmět. Když je „SUPRID“ integrován se systémy pro regulační a referenční informace, údržbu a opravy zařízení, dokumentaci návrhu a odhadů a další, jsou k dispozici aktuální technická data pro rychlou a vysoce kvalitní údržbu procesního zařízení. Schopnosti systému rovněž umožňují vytvořit simulátor provozních služeb, což bezesporu zvýší úroveň výcviku jejich specialistů. Pro útvary investiční výstavby rafinérie se systém stane konstrukčním nástrojem ve fázi drobných a středních oprav. Tento přístup výrazně zjednodušuje sledování průběhu rekonstrukce průmyslových objektů a zlepšuje kvalitu oprav.

Očekává se, že investice vložené do implementace SUPRIDu se vrátí přibližně za 3-4 roky. To bude možné díky zkrácení doby projektování, dřívějšímu přesunu zařízení z fáze uvádění do provozu do průmyslového provozu a v důsledku toho zvýšení objemu vyrobených hotových výrobků. Další významnou výhodou je urychlení přípravy a realizace údržbových prací a rekonstrukcí a modernizací zařízení zkrácením času potřebného pro provozní služby rafinérie na kontrolu nové projektové dokumentace a včasné odhalení nedostatků a chyb v práci projekčních a stavebních dodavatelů. .

Implementační program SUPRID je koncipován na období do roku 2020. Bude sloužit k „digitalizaci“ jak stávajících instalací, tak výstavby nových zařízení. V současné době se specialisté připravují na replikaci systému v moskevské rafinérii.

Text: Alexander Nikonorov, Alexey Shishmarev,Foto: Yuri Molodkovets, Nikolay Krivich

Snad každého, kdo sledoval filmy o Terminátorovi nebo Matrixu, napadlo, kdy se umělá inteligence stane součástí našeho každodenního života a zda budou lidé a roboti schopni koexistovat v míru a harmonii. Tato budoucnost je mnohem blíž, než si myslíte. Dnes vám povíme o technologii zvané „digitální dvojčata“, která je již široce používána v průmyslu a možná se brzy stane součástí našeho každodenního života.

Kdo jsou digitální dvojčata?

Je mylné se domnívat, že termín „digitální dvojčata“ označuje roboty a umělou inteligenci v masce nějakého humanoidního tvora. Samotný termín se v současnosti používá převážně pro průmyslovou výrobu. Koncept „digitálních dvojčat“ se poprvé objevil v roce 2003. Termín se začal používat po zveřejnění článku Michaela Greavese, profesora a asistenta ředitele Centra pro řízení životního cyklu a inovací na Floridském technologickém institutu, „Digital Twins: Manufacturing Excellence Based on a Virtual Prototype Factory“. Samotný koncept byl vynalezen inženýrem NASA, který byl kolegou profesora.

1971yes/bigstock.com

Ve svém jádru jsou „digitální dvojčata“ koncept, který kombinuje umělou inteligenci, počítačové učení a software se speciálními daty k vytvoření živého digitální modely. Tato „digitální dvojčata“ jsou neustále aktualizována, jak se fyzické prototypy mění.

Kde získávají digitální dvojčata svá data pro samoaktualizaci?

Digitální kopie se, jak se na umělou inteligenci sluší a patří, neustále učí a zdokonaluje. K tomuto účelu digitální dvojče využívá znalosti od lidí, jiných podobných strojů a větších systémů a prostředí, jichž je součástí.

Michael Greaves navrhl své tři požadavky, které musí „digitální dvojčata“ splňovat. Prvním je soulad se vzhledem původního objektu. Musíte to chápat podobně vzhled– to není jen celý obrázek, ale i korespondence jednotlivých částí se skutečným „dvojčetem“. Druhý požadavek souvisí s chováním dvojky při testování. Poslední a nejobtížnější věcí jsou informace, které se od umělé inteligence dostávají o výhodách a nevýhodách reálného produktu.

1971yes/bigstock.com

Jak zdůrazňuje Michael Greaves, když byly zavedeny digitální kopie, bylo i kritérium povrchní podobnosti považováno za obtížně splnitelné. Dnes, jakmile je digitální dvojče identické v prvních parametrech, lze již s ním řešit praktické problémy.

Proč potřebujeme digitální dvojčata?

Digitální kopie jsou vytvářeny za účelem optimalizace výkonu fyzických prototypů, celých systémů a výrobních procesů.

Podle Colina J. Parrise, Ph.D., viceprezidenta softwarového výzkumu v GE Global Research Center, jsou digitální dvojčata hybridním modelem (fyzickým i digitálním), který je vytvořen speciálně pro specifické obchodní účely, např. pro předpovídání poruch, snížení údržby. náklady, zabránit neplánovaným výpadkům.

1971yes/bigstock.com

Colin J. Parris uvádí, že když mluvíme o „digitálních dvojčatech“, tento systém funguje ve třech fázích: vidění, myšlení a konání. Fáze „vidět“ je o získávání údajů o situaci. Existují dva typy informací: provozní údaje (např. bod varu) a údaje o životním prostředí. Další krok, který Colin J. Parris konvenčně nazval „myšlením“, je způsoben tím, že v této fázi může „digitální dvojče“ poskytnout možnosti pro různé požadavky, jak nejlépe jednat v dané situaci nebo jaké možnosti jsou pro obchodní účely. Umělá inteligence využívá k analýze například historické informace, prognózy příjmů a výdajů a poskytuje několik možností, které jsou založeny na rizicích a důvěře, že je tyto návrhy mohou snížit. Poslední krok – „dělat“ – přímo souvisí s implementací toho, co je třeba udělat.

1971yes/bigstock.com

S pomocí „digitálních dvojčat“ např. moci vidět zevnitř problému fyzického objektu.

Ve výrobě už nepotřebujeme vidět například celou turbínu před sebou, abychom odhalili díru. Technologie digitálního dvojčete vám umožní vidět problém v reálném čase pomocí počítačové vizualizace.

Podle Zvi Feuera, výkonného viceprezidenta vývoje softwaru ve společnosti Siemens, je digitální dvojče PLM řešením na cestě k Průmyslu 4.0.

Jaké typy „digitálních dvojčat“ již existují?

Jak jsme řekli dříve, „digitální dvojčata“ se aktivně používají v průmyslu: dvojčata součástí (která jsou vyrobena pro konkrétní výrobní část), dvojčata produktů (související s uvedením produktu na trh, jejich hlavním cílem je snížit náklady na údržbu) , procesní dvojčata (jejich účelem může být např. zvýšení životnosti), systémová dvojčata (optimalizace celého systému jako celku).

1971yes/bigstock.com

Podle high-tech výzkumné a konzultační agentury Gartner stovky milionů „digitálních dvojčat“ brzy nahradí lidskou práci. Některé společnosti to již využívají. Není nutné mít zaměstnance, který by diagnostikoval výrobní problémy. V reálném čase s pomocí „digitálních dvojčat“ můžete přijímat všechna potřebná data a být připraveni na opravu zařízení předem.

A co „digitální dvojče“ samotného člověka?

chagpg/bigstock.com

Pro ty, kteří chtějí mít přítele Terminátora, který myslí jako ty, ve všem pomáhá, je bratr a přítel, máme dobrou zprávu. Podle futuristy a technologa Johna Smithe je taková budoucnost již blízko. Věří, že v blízké budoucnosti budou existovat takzvaní softwaroví agenti, kteří budou předem předvídat přání a chování své skutečné kopie a budou pro svůj lidský protějšek provádět nějaké akce.

„Digitální dvojče“ bude moci nakupovat, činit obchodní rozhodnutí, zapojit se do společenských aktivit – obecně bude umět vše, na co někdy nemáme čas.

Budeme také moci přenést veškerou rutinní práci na našeho dvojníka. Navíc podle Johna Smithe budou naše digitální klony znát naše zájmy, preference, politické názory a v případě potřeby je budou moci hájit, protože budou mít ucelenější historický kontext a budou moderní obraz světa vnímat jako celý. A dokonce i pocit soucitu. Například „digitální dvojče“ nám projeví náklonnost, protože bude schopno odhadnout náš emoční stav.

Tohle všechno zní jako utopický filmový scénář. Cítím, že něco není v pořádku. Jaké jsou nevýhody „digitálních dvojčat“?

Nevýhody digitálních dvojčat jsou zřejmé. V první řadě vyvstává otázka naší bezpečnosti. Digitální klony využijí všechny možné zdroje k doplnění informací o nás. Jedná se o algoritmy, které shromažďují data z účtů sociální sítě a naši osobní korespondenci a jakékoli dokumenty a soubory, které se nás tak či onak týkají. To samozřejmě nemůže být alarmující: jak jsme již zjistili, „digitální dvojčata“ se mohou neustále aktualizovat a zlepšovat. Jedním z primárních úkolů by proto mělo být vytvoření právního rámce pro stanovení „mezí přípustnosti“ umělé inteligence.

chagpg/bigstock.com

Nepropadejte však panice. Vezměte si příklad Johna Smitha: zůstává optimistou a věří, že „digitální dvojčata“ lidstvo nenahradí. Jednoduše se stanou různými verzemi lidí, kteří s námi mohou v míru existovat.

Pokud najdete chybu, zvýrazněte část textu a klikněte Ctrl+Enter.

23. června 2017 Vytvoření 3D digitálního dvojčete zařazeného do seznamu standardní funkčnost Winnum® - platformy pro průmyslový internet věcí. S Winnum® je nyní vytváření 3D digitálních dvojčat stejně snadné jako připojení senzorů.

„Digitální dvojče“ je počítačová reprezentace konkrétního fyzického produktu, skupiny produktů, mechanického nebo technologického procesu, která kompletně opakuje vše, co dělá jeho fyzický prototyp, počínaje pohybem a kinematikou a konče reprezentací jeho fyzického prostředí a proudu. provozní podmínky, včetně pohybu kapalin a plynů. Digitální dvojče funguje jako prostředník mezi fyzickým produktem a důležitými informacemi o něm, jako jsou data o provozu nebo údržbě. Nyní, s pomocí Winnum, plnohodnotný Zpětná vazba založené na sběru dat z reálného světa a přenosu těchto dat do digitálního světa.

Co je 3D Digitální dvojče?

Trojrozměrné digitální dvojče je počítačově generované 3D zobrazení konkrétního fyzického výrobku, skupiny výrobků, mechanického nebo technologického procesu, které zahrnuje nejen trojrozměrnou geometrii, technické vlastnosti a aktuální provozní parametry, ale i další důležitá informace- prostředí a provozní podmínky, technický stav a provozní doba, interakce s jinými objekty, prediktivní analytická data, včetně předpovídání poruch a poruch. Digitální dvojče může být jak zjednodušené, tak velmi podrobné a může odrážet širokou škálu různé vlastnosti jak samotný produkt, tak technologické a výrobní procesy.

Přítomnost trojrozměrného digitálního dvojčete pomáhá organizovat spojení produktu s objekty, které jsou k němu připojeny, software zodpovědný za řízení produktu, sledování provozního stavu a provozního procesu atd. 3D digitální dvojče je zvláště cenné, když nejpřesněji odráží skutečný stav a výkonnostní charakteristiky svého fyzického protějšku. Bez ohledu na to, jak přesné, podrobné a propracované jsou akce ve fázích návrhu, modelování a předprodukce, v reálném životě procesy zpravidla probíhají trochu jinak a právě digitální dvojče může fungovat jako most k potřebným informacím o skutečném provozu produktů. Tato informace mohou být použity různými způsoby, například k posouzení úzkých míst, příležitostí ke zlepšení a změně, potvrzení proveditelnosti změn atd. Navíc, jelikož je Digitální dvojče trojrozměrný objekt, je práce s ním pro člověka mnohem přehlednější než práce s jakýmikoli tabulkami či grafy. 3D digitální dvojče vám umožní podívat se dovnitř skutečného fyzického objektu, když běží, aniž byste museli zastavovat zařízení nebo otevírat panely, které blokují přístup k částem, které vyžadují kontrolu.

Jedinečná funkčnost Winnum umožňuje našim zákazníkům vytvářet a spravovat 3D digitální dvojčata, spojující informace pocházející z fyzických objektů a procesů v reálném světě s informacemi vytvořenými v různé systémy počítačově podporovaný design (CAD). Winnum podporuje načítání 3D CAD modelů v neutrálních formátech, jako je STL, VRML a OBJ, s přímým načítáním dostupným pro Blender a Collada. Přítomnost hotových 3D knihoven robotů, zařízení, senzorů a dalších geometrických objektů dále urychluje a zjednodušuje proces vytváření Digitálních dvojčat, a to i těm společnostem, které se nemohou pochlubit plně digitalizovanými produkty ve 3D podobě.

3D scény a chytrá digitální dvojčata (Smart Digital Twin)

Každé digitální dvojče odpovídá jedné konkrétní instanci produktu. To znamená, že pokud firma používá 100 kusů zařízení nebo vyrábí statisíce produktů, pak pro každé zařízení/produkt existuje vlastní Digitální dvojče. Jedinečné funkce Big Data společnosti Winnum vám pomohou pracovat s tolika digitálními dvojčaty při řešení každodenních problémů a poskytování služeb vysoký výkon systémů bez ohledu na jejich počet.

3D scény se používají ke kombinaci digitálních dvojčat a získání náhledu na jejich celkový výkon a výkon, běžné odchylky prostředí atd. 3D scény Winnum nejsou jen 3D prostředí, jak je běžné v CAD systémech. 3D scény ve Winnumu představují schopnost vytvářet plnohodnotný 3D svět s širokou škálou nástrojů pro práci se světelnými zdroji (včetně Raytracingu, zrcadlových pohledů, mlhy, intenzity, průhlednosti), textur (včetně dynamických textur s video streamem), vlastní kamery a mechanismy interakce trojrozměrné předměty(výběr objektu, kliknutí na objekt, přenesení ovládací akce).

Všechny akce 3D scény a všechny nástroje pro práci s 3D digitálním dvojčetem jsou dostupné výhradně ve webovém prohlížeči.

O společnostiSignum

Signum (SIGNUM) je globální poskytovatel řešení pro průmyslový internet věcí (IIoT). Řešení společnosti pomáhají transformovat procesy vytváření, provozu a údržby produktů využívajících technologie průmyslového internetu věcí (IIoT). Platforma Winnum™ nové generace poskytuje společnostem nástroje, které potřebují ke shromažďování, analýze a vytváření další hodnoty z velkých objemů dat generovaných připojenými daty. počítačová síť regulátory, senzory, produkty a systémy.