Όλο και περισσότερες επιχειρήσεις δείχνουν ενδιαφέρον για το θέμα της ψηφιοποίησης της παραγωγής. Οι διοργανωτές του περιφερειακού επιστημονικού και τεχνικού συνεδρίου «Ψηφιοποίηση των παραγωγικών διαδικασιών» μπόρεσαν να το επιβεβαιώσουν. Εφαρμογή βιομηχανικού λογισμικού για την οικοδόμηση ψηφιακών επιχειρήσεων», που πραγματοποιήθηκε πρόσφατα στη Σαμάρα.

Ξεκίνησε από τον όμιλο εταιρειών SMS-Automation, γνωστός ως καθολικός ολοκληρωτής που ειδικεύεται στη δημιουργία και υποστήριξη συστημάτων βιομηχανικού αυτοματισμού, μαζί με το τμήμα Digital Manufacturing της Siemens, μιας από τις μεγαλύτερες εταιρείες στον κόσμο στον τομέα του αυτοματισμού και των ηλεκτρικών προϊόντα, με τα οποία οι προγραμματιστές της Samara είχαν περισσότερες από δύο δεκαετίες γόνιμης συνεργασίας.

Το φόρουμ κατασκευαστών και προγραμματιστών πληροφοριακών συστημάτων υποστηρίχθηκε επίσης από το Υπουργείο Βιομηχανίας και Τεχνολογίας της Περιφέρειας Σαμάρα. Οι ειδικοί της έχουν επανειλημμένα σημειώσει τις επιτυχίες του ομίλου εταιρειών στον τομέα του βιομηχανικού αυτοματισμού και της κατασκευής μεγάλων πληροφοριακών συστημάτων.

Εκπρόσωποι βιομηχανικών επιχειρήσεων στην περιοχή της Σαμάρας μυήθηκαν στο εννοιολογικό πλαίσιο και τα συγκεκριμένα εργαλεία για την οικοδόμηση αποτελεσματικής ψηφιακής παραγωγής. Ο βιομηχανικός αυτοματισμός είναι μόνο μέρος της ψηφιοποίησης, ή ψηφιοποίησης, όπως ονομάζεται επίσης. Η ψηφιοποίηση είναι η αυτοματοποίηση των διαδικασιών σε όλο τον κύκλο ζωής ενός προϊόντος, εξοπλισμού ή επιχείρησης. Το έργο, η λειτουργία του και ο εκσυγχρονισμός του εντάσσονται σε αυτό.

Η έκθεση του Προέδρου του Διοικητικού Συμβουλίου του Ομίλου Εταιρειών SMS-Automation, Andrey Sidorov, «Το βιομηχανικό λογισμικό ως εργαλείο ψηφιοποίησης», προκάλεσε μεγάλο ενδιαφέρον στους συμμετέχοντες του συνεδρίου. «Βρισκόμαστε στο κατώφλι της πνευματικοποίησης των συστημάτων ελέγχου», σημείωσε ο Andrey Sidorov (στην κάτω φωτογραφία). - Τώρα οι κατασκευαστές εξοπλισμού στη Δύση αλλάζουν το μοντέλο παραγωγής τους. Ο εξοπλισμός αρχίζει να έχει ψηφιακό δίδυμο. Η αλλαγή των επιχειρηματικών μοντέλων θα σημαίνει ότι ένα ψηφιακό δίδυμο θα είναι σημαντικός παράγοντας κατά την επιλογή ενός προμηθευτή».

Ψηφιοποίηση σημαίνει επίσης δοκιμή καταστάσεων σε εικονικά ψηφιακά μοντέλα, που σας επιτρέπει να εξοικονομήσετε τεράστια χρηματικά ποσά. Η Siemens βρίσκεται ήδη στον χώρο ψηφιοποίησης της, χωρίς να περιμένει την άφιξη ενός μηχανήματος για την παραγωγή ανταλλακτικών, έχοντας το παραλάβει εικονική εικόνα, συνδέει εικονικά ρομπότ σε αυτό και ξεκινά τον εντοπισμό σφαλμάτων σε τεχνολογικές διαδικασίες χωρίς να χάνει χρόνο.

Τα θέματα που έθεσαν ειδικοί σχετικά με τη χρήση συγκεκριμένων εργαλείων ψηφιακής παραγωγής έγιναν δεκτά με ενδιαφέρον από τους συμμετέχοντες στο συνέδριο και προκάλεσαν πολλά ερωτήματα και συζητήσεις. Εκτός από τις εκθέσεις, την προσοχή των προσκεκλημένων του συνεδρίου τράβηξαν περίπτερα επίδειξης με πρακτικά παραδείγματα εφαρμογής των αρχών της ψηφιοποίησης στην πραγματικότητα των συστημάτων ελέγχου διεργασιών βιομηχανικών επιχειρήσεων στη Ρωσία. Ιδιαίτερη προσοχή στο συνέδριο δόθηκε στα θέματα ασφάλεια πληροφοριώνσύγχρονα συστήματα αυτοματισμού. Γνωριμία τρέχουσες τάσειςανάπτυξη επιχειρήσεων στο πλαίσιο της έννοιας Industry 4.0, σύμφωνα με τους ειδικούς, μπορεί να γίνει πρόσθετο εργαλείοστη διαδικασία αύξησης της ανταγωνιστικότητας στην εποχή της βιομηχανίας 4.0.

Υπάρχει καλύτερος τρόπος. Προσδιορισμός τρόπων βελτίωσης της αποτελεσματικότητας των διαδικασιών μηχανικής και τεχνολογικού σχεδιασμού

Aaron Frenkel, Jan Larssen

Η κατασκευή ενός προϊόντος είναι αναμφίβολα το πιο σημαντικό μέρος όλων των διαδικασιών του κύκλου ζωής. Σε αυτό το στάδιο, οι ιδέες γίνονται πραγματικότητα. Επιπλέον, χωρίς συντονισμένες διαδικασίες σχεδιασμού και κατασκευής για να διασφαλιστεί η επιτυχής συναρμολόγηση του προϊόντος στο κατάστημα, οι ιδέες θα παραμείνουν απλά όμορφα σχέδια ή δεν θα πραγματοποιηθούν πλήρως. Για πολλά χρόνια, οι μέθοδοι σχεδιασμού και ανάπτυξης τεχνολογικών διαδικασιών παρέμειναν αμετάβλητες, διατηρώντας όλες τις παραδοσιακές ελλείψεις που οδηγούν σε αυξημένο κόστος και προθεσμίες. Λαμβάνοντας υπόψη ότι σήμερα η καινοτομία έχει καταστεί ζωτικής σημασίας για την επιβίωση των επιχειρήσεων κατασκευής μηχανών, η Siemens PLM Software ανέλυσε τις διαδικασίες προπαραγωγής προκειμένου να εντοπίσει τρόπους περαιτέρω βελτιστοποίησής τους. Σε αυτό το άρθρο, ο Aaron Frankel, Senior Director of Marketing for Mechanical Engineering Solutions, και ο Jan Larsson, Senior Director of Marketing for Europe, Middle East and Africa στη Siemens PLM Software, συζητούν ποιες πηγές αναποτελεσματικότητας πρέπει να εξαλειφθούν για να εισαχθεί η έννοια του ένα «ψηφιακό δίδυμο ενός προϊόντος» και πώς αυτό θα επηρεάσει τον τρόπο παραγωγής των προϊόντων.

Μια όμορφη συμφωνία

Αν βρεθείτε σε μια σύγχρονη επιχείρηση, θα δείτε μια καταπληκτική συμφωνία εργασίας ανθρώπων, ρομπότ και μηχανών, κίνηση υλικών και εξαρτημάτων - και όλα αυτά γίνονται με ακρίβεια μέχρι το δεύτερο για να μείνετε στο χρονοδιάγραμμα. Η εικόνα αποδεικνύεται απλά φανταστική.

Όμως στα παρασκήνια θα δούμε ξεπερασμένες διαδικασίες σχεδιασμού και τεχνολογικής προετοιμασίας της παραγωγής. Δεν πρόκειται να κατακρίνουμε κανέναν. Η ανάπτυξη ενός σχεδιασμού προϊόντος δεν είναι από μόνη της μικρό επίτευγμα. Ο σχεδιασμός μπορεί να είναι ένα πολύ δύσκολο έργο. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ένα προϊόν αποτελείται από εκατομμύρια εξαρτήματα και χιλιάδες εργαζόμενοι και συνεργάτες εργάζονται για τη δημιουργία του, συχνά σε όλο τον κόσμο. Επιπλέον, σε κρίσιμες βιομηχανίες όπως η ηλεκτρονική (γρηγορότεροι επεξεργαστές, σμίκρυνση), η αυτοκινητοβιομηχανία (βιωσιμότητα και μείωση εκπομπών) και η αεροδιαστημική (αειφορία και εισαγωγή σύνθετων υλικών), υπάρχει διαρκής επιθυμία για βελτιστοποίηση και επιτάχυνση της δημιουργίας νέων τεχνολογιών. Λαμβάνοντας υπόψη την υψηλή πολυπλοκότητα των προβλημάτων που επιλύονται, η απροθυμία απόκλισης από τις δοκιμασμένες στην πράξη διαδικασίες προπαραγωγής είναι αρκετά κατανοητή. Ωστόσο, οι πελάτες μας αναφέρουν κοινά προβλήματα στο σχεδιασμό και την κατασκευή προϊόντων, τα οποία σε ορισμένες περιπτώσεις οδηγούν σε δαπανηρές καθυστερήσεις.

Κοινά προβλήματα

Μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις που βλέπουμε είναι ότι οι σχεδιαστές και οι τεχνολόγοι χρησιμοποιούν διαφορετικά συστήματα. Στην πράξη, αυτό οδηγεί στο γεγονός ότι οι σχεδιαστές μεταφέρουν τις εξελίξεις τους σε τεχνολόγους που προσπαθούν να δημιουργήσουν τεχνολογικές διαδικασίες σε συστήματα υπολογιστών, στο οποίο έχουν συνηθίσει. Σε αυτό το σενάριο -και συμβαίνει πολύ συχνά- οι πληροφορίες αποσυγχρονίζονται, γεγονός που καθιστά δύσκολο τον έλεγχο της κατάστασης. Επιπλέον, αυξάνεται η πιθανότητα σφαλμάτων.

Προβλήματα προκύπτουν τακτικά κατά την ανάπτυξη της διάταξης των εργαστηρίων. Ο λόγος για αυτό είναι ότι οι κατόψεις συνήθως δημιουργούνται με τη μορφή δισδιάστατων κατόψεων και χάρτινων σχεδίων. Αυτή είναι μια μακρά και έντασης εργασίας διαδικασία. Τα 2D σχέδια είναι ένα σημαντικό μέρος της διαδικασίας, αλλά δεν έχουν την ευελιξία που χρειάζεστε. Συμβαίνει συχνά η αναδιάταξη του εξοπλισμού σε ένα συνεργείο να μην καταγράφεται στο σχέδιο. Το πρόβλημα είναι ιδιαίτερα έντονο όταν δραστηριοποιείται σε ταχέως μεταβαλλόμενες αγορές (όπως ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης), οι οποίες απαιτούν συνεχή επέκταση και εκσυγχρονισμό των συστημάτων παραγωγής. Γιατί; Επειδή οι δισδιάστατες διατάξεις στερούνται ευφυΐας και συνειρμικότητας. Εμποδίζουν τους τεχνολόγους να γνωρίζουν τι ακριβώς συμβαίνει στο κατάστημα και να λαμβάνουν γρήγορα έξυπνες αποφάσεις.

Μετά τη δημιουργία της διάταξης, αναπτύσσεται μια τεχνολογική διαδρομή. Κατά κανόνα, στη συνέχεια περνά από ένα στάδιο ελέγχου. Εδώ βρίσκεται ένα άλλο σημαντικό εμπόδιο για την αύξηση της αποτελεσματικότητας. Οι τεχνολόγοι συνήθως πρέπει να περιμένουν μέχρι να εγκατασταθεί ο εξοπλισμός για να αξιολογήσουν την απόδοση του εξοπλισμού. Επιπλέον, εάν τα χαρακτηριστικά αποδειχθούν χαμηλότερα από τα αναμενόμενα, τότε μπορεί να είναι πολύ αργά για να αναπτυχθεί μια εναλλακτική τεχνολογία. Η εμπειρία μας είναι ότι αυτή η κατάσταση οδηγεί σε σημαντικές καθυστερήσεις.

Τέλος, οι πελάτες αναφέρουν δύο πρόσθετα προβλήματα που παρουσιάζονται αργά στον κύκλο προπαραγωγής. Αυτή είναι μια αξιολόγηση της απόδοσης των επιμέρους λειτουργιών και των πάντων τεχνολογική διαδικασίαγενικά.

Λόγω της υψηλής πολυπλοκότητας της σύγχρονης κατασκευής και της συχνής έλλειψης συντονισμού μεταξύ των διαφορετικών συστημάτων σχεδιασμού διεργασιών, ο εντοπισμός των συγκεκριμένων εργασιών ή των περιοχών παραγωγής που προκαλούν καθυστερήσεις σε μια γραμμή μπορεί να είναι δύσκολος. Και όταν πρόκειται για την πραγματική κατασκευή του προϊόντος, οι πελάτες αναφέρουν ότι είναι συνήθως εξαιρετικά δύσκολο να αξιολογηθεί η απόδοση και ο βαθμός στον οποίο οι πραγματικές διαδικασίες αντιστοιχούν στις προγραμματισμένες. Για άλλη μια φορά, το πρόβλημα έγκειται στην υψηλή πολυπλοκότητα, καθώς και στην έλλειψη ανατροφοδότησης μεταξύ της παραγωγής, των σχεδιαστών και των τεχνολόγων.

Ψηφιακό δίδυμο

Ψηφιακό δίδυμοείναι ένα εικονικό αντίγραφο ενός πραγματικού αντικειμένου που συμπεριφέρεται με τον ίδιο τρόπο όπως το πραγματικό αντικείμενο. Χωρίς να υπεισέλθουμε στις τεχνικές λεπτομέρειες των προϊόντων μας εδώ, αρκεί να πούμε ότι οι έλεγχοι μας κύκλος ζωήςπροϊόντα (PLM) παρέχουν τη δημιουργία μιας ολοκληρωμένης ψηφιακής πλατφόρμας. Υποστηρίζει τη χρήση ψηφιακών δίδυμων που μοντελοποιούν με ακρίβεια τις διαδικασίες σχεδιασμού και κατασκευής προϊόντων από άκρο σε άκρο.

Τι σημαίνουν όλα αυτά στην πράξη; Ας δούμε ξανά τα παραπάνω βήματα και ας δείξουμε τις κύριες δυνατότητες που παρέχει η νέα προσέγγιση.

Κατασκευή

Το NX (και άλλα συστήματα CAD) δημιουργεί ένα μοντέλο του προϊόντος και το μεταφέρει στο Teamcenter σε μορφή 3D JT. Μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα, η εφαρμογή δημιουργεί χιλιάδες διαφορετικές εικονικές εκδόσεις του προϊόντος που ταιριάζουν ακριβώς με το πραγματικό προϊόν. Ταυτόχρονα, για τον εντοπισμό πιθανών προβλημάτων, χρησιμοποιούνται τεχνολογίες επεξεργασίας μεγάλων δεδομένων, σχεδιασμός και τεχνολογικές πληροφορίες (PMI) που περιέχονται στα μοντέλα (ανοχές, προσαρμογές, συνδέσεις μεταξύ εξαρτημάτων και συγκροτημάτων), καθώς και μια βασική περιγραφή της τεχνολογικής διαδικασίας. Αυτή η προσέγγιση έχει ήδη δοκιμαστεί στην πράξη κατά τη δημιουργία ηλεκτρονικών προϊόντων που κατασκευάζονται από την εταιρεία μας. Για παράδειγμα, μπορέσαμε να προσδιορίσουμε αμέσως ότι οι οπές για τις βίδες στην υποδοχή εξόδου βίντεο δεν ευθυγραμμίζονται ακριβώς με τις οπές για τις βίδες στο PCB. Εάν το σφάλμα δεν είχε εντοπιστεί, θα είχε ως αποτέλεσμα αξιώσεις εγγύησης από πελάτες: ο σύνδεσμος θα μπορούσε να είχε διαχωριστεί από το πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος. Ο εντοπισμός σφαλμάτων σχεδιασμού σε πρώιμο στάδιο εξοικονομεί σημαντικό χρόνο και χρήμα, τόσο κατά την ανάπτυξη της τεχνολογίας όσο και κατά την παραγωγή.

Σχεδιασμός διαδικασίας

Το ψηφιακό δίδυμο σάς επιτρέπει να βελτιώσετε τη συνεργασία σχεδιαστών και τεχνολόγων, να βελτιστοποιήσετε την επιλογή τοποθεσίας και τεχνολογίας κατασκευής, καθώς και την κατανομή των απαραίτητων πόρων. Ας δούμε ένα παράδειγμα πραγματοποίησης αλλαγών στη διαδικασία κατασκευής. Χρησιμοποιώντας το δικό μας λογισμικό, οι μηχανικοί διεργασιών, με βάση τις νέες προδιαγραφές σχεδιασμού, προσθέτουν νέες λειτουργίες στο λειτουργικό τρισδιάστατο μοντέλο της τεχνολογικής διαδικασίας. Μπορείτε να προσομοιώσετε οποιοδήποτε σύστημα παραγωγής ενώ βρίσκεστε οπουδήποτε στον κόσμο: ας πούμε, τεχνολόγοι στο Παρίσι προετοιμάζουν την παραγωγή σε ένα εργοστάσιο στο Ρίο. Έχοντας πληροφορίες χρόνου για κάθε προστιθέμενη λειτουργία, οι τεχνολόγοι ελέγχουν εάν η νέα διαδρομή διαδικασίας πληροί τους καθορισμένους δείκτες απόδοσης. Εάν δεν συμβαίνει αυτό, τότε οι τεχνολογικές λειτουργίες αντικαθίστανται ή αναδιατάσσονται. Αριθμητικές προσομοιώσεις εκτελούνται στη συνέχεια ξανά έως ότου η επιλεγμένη διαδρομή διεργασίας ικανοποιήσει τις απαιτήσεις. Η νέα ροή εργασίας είναι άμεσα διαθέσιμη σε όλους τους προγραμματιστές για έγκριση. Εάν εντοπιστούν προβλήματα, οι σχεδιαστές και οι τεχνολόγοι συνεργάζονται για την εξάλειψή τους.

Διατάξεις εργαστηρίου

Όταν εργάζεστε σε διατάξεις, συνιστούμε να δημιουργήσετε ένα ψηφιακό δίδυμο που περιέχει μηχανικό εξοπλισμό, συστήματα αυτοματισμού και πόρους, σαφώς συνδεδεμένο με ολόκληρο το «οικοσύστημα» σχεδιασμού και τεχνολογικής προπαραγωγής. Χρησιμοποιώντας ένα σύνολο εργαλείων PLM, τα βήματα της διαδικασίας μπορούν να αντικατασταθούν χρησιμοποιώντας μεταφορά και απόθεση. Είναι εξίσου εύκολο να τοποθετήσετε εξοπλισμό και προσωπικό σε μια γραμμή παραγωγής και να προσομοιώσετε τη λειτουργία της. Είναι πολύ απλό, αλλά ταυτόχρονα εξαιρετικό αποτελεσματική μέθοδοςδημιουργία και επεξεργασία τεχνολογικών διαδικασιών. Όταν γίνονται αλλαγές σχεδιασμού που απαιτούν τη χρήση ενός νέου βιομηχανικού ρομπότ, οι ειδικοί αριθμητικής προσομοίωσης ελέγχουν, για παράδειγμα, εάν είναι δυνατό να εγκαταστήσετε ένα ρομπότ αυτού του μεγέθους χωρίς να χτυπήσετε τον μεταφορέα. Ο προγραμματιστής διάταξης εργαστηρίου κάνει τις απαραίτητες τροποποιήσεις και προετοιμάζει μια ειδοποίηση αλλαγών, βάσει της οποίας το τμήμα αγορών αγοράζει νέο εξοπλισμό. Αυτή η ανάλυση των συνεπειών των αλλαγών καθιστά δυνατή την αποφυγή σφαλμάτων και, εάν είναι απαραίτητο, την άμεση ενημέρωση των προμηθευτών.

Έλεγχος λύσεων τεχνολογικού σχεδιασμού

Κατά τη φάση της επιθεώρησης, το ψηφιακό δίδυμο χρησιμοποιείται για την εικονική επαλήθευση της διαδικασίας συναρμολόγησης. Η εικονική προσομοίωση και η ποσοτική ανάλυση μπορούν να αξιολογήσουν όλους τους παράγοντες που σχετίζονται με τη χειρωνακτική εργασία στη συναρμολόγηση και να εντοπίσουν προβλήματα όπως η άβολη στάση του εργάτη. Αυτό καθιστά δυνατή την αποφυγή της κόπωσης και των τραυματισμών που σχετίζονται με την εργασία. Με βάση τα αποτελέσματα της προσομοίωσης, δημιουργούνται εκπαιδευτικά βίντεο και οδηγίες.

Βελτιστοποίηση απόδοσης

Το ψηφιακό δίδυμο χρησιμοποιείται για στατιστική μοντελοποίηση και αξιολόγηση του σχεδιασμένου τεχνολογικού συστήματος. Διευκολύνει τον προσδιορισμό του αν θα πρέπει να χρησιμοποιείται χειρωνακτική εργασία, ρομπότ ή συνδυασμός ρομπότ και εργαζομένων. Μπορούν να πραγματοποιηθούν αριθμητικές προσομοιώσεις όλων των διεργασιών, μέχρι την κατανάλωση ενέργειας ενός μεμονωμένου μηχανήματος, προκειμένου να βελτιστοποιηθεί η τεχνολογία όσο το δυνατόν περισσότερο. Η ανάλυση δείχνει πόσα εξαρτήματα παράγονται σε κάθε λειτουργία. Αυτό διασφαλίζει ότι η απόδοση της πραγματικής γραμμής παραγωγής θα ταιριάζει με τον στόχο.

και πραγματικούς κόσμους. Αυτό σας επιτρέπει να συγκρίνετε το έργο σχεδιασμού με το πραγματικά κατασκευασμένο.
προϊόν. Το σχήμα δείχνει πώς εφαρμόζονται οι τεχνολογίες μεγάλων δεδομένων
να συλλέγει τρέχουσες πληροφορίες σχετικά με την ποιότητα των προϊόντων, οι οποίες διαβιβάζονται για ανάλυση
σε ένα ψηφιακό δίδυμο που είναι αποθηκευμένο στο Teamcenter

Κατασκευή του προϊόντος

Το ψηφιακό δίδυμο παρέχει ανατροφοδότηση μεταξύ του πραγματικού και του εικονικού κόσμου, γεγονός που επιτρέπει τη βελτιστοποίηση των διαδικασιών παραγωγής προϊόντων. Οι τεχνολογικές οδηγίες μεταδίδονται απευθείας στο συνεργείο, όπου οι χειριστές του εξοπλισμού τις λαμβάνουν μαζί με βίντεο. Οι χειριστές παρέχουν στους σχεδιαστές δεδομένα παραγωγής (όπως εάν υπάρχει κενό μεταξύ δύο βιδών που συγκρατούν ένα πλαίσιο στη θέση του), ενώ άλλοι αυτοματοποιημένα συστήματασυλλογή πληροφοριών απόδοσης. Στη συνέχεια γίνεται σύγκριση μεταξύ του σχεδιαστικού σχεδιασμού και του πραγματικού κατασκευασμένου προϊόντος και οι αποκλίσεις εντοπίζονται και εξαλείφονται.

Νέες προσεγγίσεις στη δουλειά

Η χρήση ενός ψηφιακού δίδυμου, που είναι ακριβές αντίγραφο ενός πραγματικού προϊόντος, βοηθά στον γρήγορο εντοπισμό πιθανών προβλημάτων, επιταχύνει την προετοιμασία της παραγωγής και μειώνει το κόστος. Επιπλέον, η παρουσία ενός ψηφιακού δίδυμου εγγυάται τη δυνατότητα κατασκευής ενός προϊόντος σχεδιασμένου από τους σχεδιαστές. όλες οι τεχνολογικές διαδικασίες διατηρούνται σε ενημερωμένη και συγχρονισμένη κατάσταση· οι αναπτυγμένες τεχνολογίες αποδεικνύονται λειτουργικές και η παραγωγή λειτουργεί ακριβώς όπως έχει προγραμματιστεί. Το ψηφιακό δίδυμο σάς επιτρέπει να δοκιμάσετε πώς οι νέες τεχνολογίες μπορούν να ενσωματωθούν σε υπάρχουσες γραμμές παραγωγής. Αυτό εξαλείφει τους κινδύνους που προκύπτουν κατά την αγορά και την εγκατάσταση του εξοπλισμού.

Η μηχανολογία είναι ένας από τους πιο προηγμένους κλάδους της παγκόσμιας βιομηχανίας, όπου έχουν χρησιμοποιηθεί από καιρό αποδεδειγμένες, αλλά ξεπερασμένες προσεγγίσεις για την τεχνολογική προετοιμασία της παραγωγής. Είναι καιρός να φέρουμε ένα πνεύμα καινοτομίας που ανοίγει την πόρτα στην επιτυχία στην ανάπτυξη και την κατασκευή προϊόντων. Ήρθε η ώρα να δοκιμάσετε κάτι νέο!

Ευχαριστούμε τους συντάκτες του εταιρικού περιοδικού "Siberian Oil" της Gazprom Neft PJSC για την παροχή αυτού του υλικού.

Τι είναι το Digital Twin;

Το ψηφιακό δίδυμο είναι μια νέα λέξη στη μοντελοποίηση και τον προγραμματισμό παραγωγής - ένα ενιαίο μοντέλο που περιγράφει αξιόπιστα όλες τις διαδικασίες και τις σχέσεις τόσο σε μια ξεχωριστή εγκατάσταση όσο και σε ένα ολόκληρο περιουσιακό στοιχείο παραγωγής στη μορφή εικονικές εγκαταστάσειςκαι μοντέλα προσομοίωσης. Έτσι, δημιουργείται εικονικό αντίγραφοφυσικό κόσμο.

Η χρήση ενός ψηφιακού δίδυμου, που είναι ακριβές αντίγραφο ενός πραγματικού περιουσιακού στοιχείου, βοηθά στη γρήγορη προσομοίωση της εξέλιξης των γεγονότων ανάλογα με ορισμένες συνθήκες και παράγοντες, στην εύρεση των πιο αποτελεσματικών τρόπων λειτουργίας, στον εντοπισμό πιθανών κινδύνων, στην ενσωμάτωση νέων τεχνολογιών στις υπάρχουσες γραμμές παραγωγής και μείωση του χρόνου και του κόστους υλοποίησης του έργου. Επιπλέον, το ψηφιακό δίδυμο βοηθά στον εντοπισμό βημάτων ασφαλείας.

Οι σύγχρονες τεχνολογίες καθιστούν δυνατή την κατασκευή ψηφιακών δίδυμων οποιουδήποτε στοιχείου παραγωγής, είτε πρόκειται για διυλιστήριο πετρελαίου είτε για εταιρεία logistics. Στο μέλλον, αυτές οι τεχνολογίες θα επιτρέπουν τον απομακρυσμένο έλεγχο ολόκληρης της παραγωγικής διαδικασίας σε πραγματικό χρόνο. Με βάση το ψηφιακό δίδυμο, είναι δυνατός ο συνδυασμός όλων των συστημάτων και μοντέλων που χρησιμοποιούνται για τον σχεδιασμό και τη διαχείριση παραγωγικών δραστηριοτήτων, γεγονός που θα αυξήσει τη διαφάνεια των διαδικασιών, την ακρίβεια και την ταχύτητα λήψης αποφάσεων.

Ένα ψηφιακό δίδυμο μπορεί επίσης να θεωρηθεί ως ηλεκτρονικό διαβατήριο ενός προϊόντος, το οποίο καταγράφει όλα τα δεδομένα για τις πρώτες ύλες, τα υλικά, τις εργασίες που πραγματοποιήθηκαν, τις δοκιμές και τις εργαστηριακές δοκιμές. Αυτό σημαίνει ότι όλες οι πληροφορίες, από τα σχέδια και την τεχνολογία παραγωγής μέχρι τους κανόνες συντήρησης και απόρριψης, θα ψηφιοποιηθούν και θα είναι διαθέσιμες για ανάγνωση από συσκευές και ανθρώπους. Αυτή η αρχή μας επιτρέπει να παρακολουθούμε και να εγγυόμαστε την ποιότητα των προϊόντων και να διασφαλίζουμε την αποτελεσματική εξυπηρέτησή τους.

Από σχέδια μέχρι τρισδιάστατα μοντέλα

Λίγη ιστορία. Οι άνθρωποι πάντα χρειάζονταν σχέδια και διαγράμματα, από τη στιγμή των πρώτων εφευρέσεων - τον τροχό και τον μοχλό, για να μεταδίδουν πληροφορίες ο ένας στον άλλο σχετικά με το σχεδιασμό αυτών των συσκευών και τους κανόνες χρήσης τους. Στην αρχή αυτά ήταν πρωτόγονα σχέδια που περιείχαν μόνο τις απλούστερες πληροφορίες. Ωστόσο, τα σχέδια έγιναν πιο περίπλοκα και οι εικόνες και οι οδηγίες έγιναν πιο λεπτομερείς. Από τότε, οι τεχνολογίες οπτικοποίησης, τεκμηρίωσης και αποθήκευσης γνώσεων σχετικά με δομές και μηχανισμούς έχουν προχωρήσει πολύ. Ωστόσο, για μεγάλο χρονικό διάστημα, το χαρτί παρέμεινε το κύριο μέσο για την καταγραφή ιδεών μηχανικής και ένα αεροπλάνο παρέμεινε ο χώρος εργασίας.

Στο δεύτερο μισό του εικοστού αιώνα, έγινε σαφές ότι ο συνηθισμένος στρατός των σχεδιαστών οπλισμένοι με σανίδες σχεδίασης δεν ήταν πλέον σε θέση να συμβαδίσει με την ταχεία ανάπτυξη της βιομηχανικής παραγωγής και την πολυπλοκότητα των εξελίξεων της μηχανικής. Η επιτάχυνση της επεξεργασίας ογκωδών και πολύπλοκων πληροφοριών (για παράδειγμα, μια τεχνολογική εγκατάσταση για ατμοσφαιρική απόσταξη λαδιού περιέχει περισσότερα από 30 χιλιάδες τεμάχια εξοπλισμού) απαιτούσε αλλαγή στην τεχνολογία εργασίας σχεδιαστών, σχεδιαστών, κατασκευαστών, τεχνολόγων, ειδικών λειτουργίας και συντήρησης. Η εξέλιξη των εργαλείων τεχνικής σχεδίασης πήρε άλλη τροπή και στις αρχές της δεκαετίας του '90 του περασμένου αιώνα, τα συστήματα σχεδίασης με τη βοήθεια υπολογιστή (CAD) ήρθαν στη βιομηχανία πετρελαίου. Στην αρχή χρησιμοποίησαν 2D σχέδια και στη συνέχεια, στα τέλη της δεκαετίας του 2000, έφτασαν στο 3D.

Τα σύγχρονα συστήματα σχεδιασμού επιτρέπουν στους μηχανικούς να πραγματοποιούν τη διάταξη και το σχεδιασμό βιομηχανικών εγκαταστάσεων σε ογκομετρική μορφή, λαμβάνοντας υπόψη όλους τους περιορισμούς και τις απαιτήσεις της παραγωγικής διαδικασίας, καθώς και τις απαιτήσεις βιομηχανικής ασφάλειας

Τα σύγχρονα συστήματα σχεδιασμού επιτρέπουν στους μηχανικούς να σχεδιάζουν και να σχεδιάζουν βιομηχανικές εγκαταστάσεις σε ογκομετρική μορφή, λαμβάνοντας υπόψη όλους τους περιορισμούς και τις απαιτήσεις της παραγωγικής διαδικασίας, καθώς και τις απαιτήσεις βιομηχανικής ασφάλειας. Με τη βοήθειά τους, μπορείτε να δημιουργήσετε ένα μοντέλο σχεδιασμού μιας συγκεκριμένης εγκατάστασης και να τοποθετήσετε σωστά τεχνολογικά και τεχνικά στοιχεία σε αυτό χωρίς αντιφάσεις και συγκρούσεις. Η εμπειρία δείχνει ότι μέσω της χρήσης παρόμοια συστήματαείναι δυνατό να μειωθεί ο αριθμός των σφαλμάτων και των ασυνεπειών κατά το σχεδιασμό και τη λειτουργία κατά 2-3 φορές διάφορες εγκαταστάσεις. Αυτός ο αριθμός είναι εντυπωσιακός αν σκεφτεί κανείς ότι για βιομηχανικό εξοπλισμό μεγάλης κλίμακας, ο αριθμός των σφαλμάτων που πρέπει να διορθωθούν κατά τη διαδικασία αναθεώρησης σχεδιασμού είναι χιλιάδες.

Από τη σκοπιά των σχεδιαστών και των κατασκευαστών, η χρήση τρισδιάστατων μοντέλων καθιστά δυνατή τη ριζική βελτίωση της ποιότητας της τεκμηρίωσης σχεδιασμού και τη μείωση του χρόνου σχεδιασμού. Το κατασκευασμένο μοντέλο πληροφοριών του αντικειμένου αποδεικνύεται χρήσιμο στο λειτουργικό στάδιο. Αυτό νέο επίπεδοιδιοκτησία μιας βιομηχανικής εγκατάστασης όπου το προσωπικό μπορεί να λάβει οποιεσδήποτε πληροφορίες απαιτούνται για να λάβει μια απόφαση ή να ολοκληρώσει μια εργασία στο συντομότερο δυνατό χρονικό διάστημα, με βάση το υπάρχον μοντέλο. Επιπλέον: όταν, μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, απαιτείται εκσυγχρονισμός του εξοπλισμού, οι μελλοντικοί σχεδιαστές θα έχουν πρόσβαση σε όλες τις σχετικές πληροφορίες, με ιστορικό επισκευών και συντήρησης.

πιλότος του Ομσκ

Sergey Ovchinnikov, επικεφαλής του τμήματος συστημάτων διαχείρισης της Gazprom Neft:

Η ανάπτυξη και η εφαρμογή ενός συστήματος διαχείρισης δεδομένων μηχανικής αποτελεί, χωρίς αμφιβολία, σημαντικό μέρος της καινοτόμου ανάπτυξης της μονάδας logistics, επεξεργασίας και πωλήσεων. Η λειτουργικότητα που είναι εγγενής στο SUPRID και οι δυνατότητες του συστήματος θα επιτρέψουν στη μονάδα ειδικότερα και στην εταιρεία στο σύνολό της να γίνουν ηγέτες στην ψηφιακή διαχείριση των μηχανικών δεδομένων στη διύλιση πετρελαίου. Επιπλέον, αυτό το προϊόν λογισμικού αποτελεί σημαντικό συστατικό ολόκληρης της σειράς σχετικών συστημάτων πληροφορικής, τα οποία αντιπροσωπεύουν τα θεμέλια του Κέντρου Διαχείρισης Απόδοσης BLPS που δημιουργείται αυτήν τη στιγμή.

Το 2014, η Gazprom Neft ξεκίνησε ένα έργο για τη δημιουργία ενός συστήματος διαχείρισης δεδομένων μηχανικής για εγκαταστάσεις διύλισης πετρελαίου - SUPRID. Το έργο βασίζεται στη χρήση τεχνολογιών τρισδιάστατης μοντελοποίησης για το σχεδιασμό, την κατασκευή και τη συντήρηση βιομηχανικών εγκαταστάσεων. Χάρη στη χρήση τους, μειώνεται ο χρόνος που απαιτείται για τη δημιουργία και ανακατασκευή των μονάδων διύλισης πετρελαίου, αυξάνεται η αποτελεσματικότητα και η ασφάλεια της λειτουργίας τους και μειώνεται ο χρόνος διακοπής λειτουργίας του εξοπλισμού διεργασίας του εργοστασίου. Εκτέλεση σύγχρονο σύστημαΗ διαχείριση δεδομένων μηχανικής στην τελευταία πλατφόρμα Smart Plant for Owners/Operators (SPO) πραγματοποιείται από ειδικούς του τμήματος συστημάτων ελέγχου της μονάδας logistics, επεξεργασίας και πωλήσεων, καθώς και της θυγατρικής εταιρείας ITSK και Avtomatika Service.

Στα τέλη του περασμένου έτους, ένα πιλοτικό έργο ολοκληρώθηκε με επιτυχία για την ανάπτυξη της λειτουργικότητας της πλατφόρμας και τη δημιουργία επιχειρηματικών διαδικασιών για την πρόσφατα ανακατασκευασμένη μονάδα πρωτογενούς διύλισης πετρελαίου στο Διυλιστήριο του Ομσκ - AT-9. Το σύστημα εφαρμόζει λειτουργικότητα για την αποθήκευση, τη διαχείριση και την ενημέρωση πληροφοριών σχετικά με την εγκατάσταση σε όλο τον κύκλο ζωής της: από την κατασκευή έως τη λειτουργία. Μαζί με το σύστημα, αναπτύχθηκαν κανονιστική και μεθοδολογική τεκμηρίωση, απαιτήσεις για τον σχεδιαστή και πρότυπα για τη διαχείριση των δεδομένων μηχανικής. "SUPRID" είναι καλός βοηθόςστη δουλειά», σημείωσε ο Sergei Shmidt, επικεφαλής της εγκατάστασης AT-9 στο διυλιστήριο του Ομσκ. — Το σύστημα σάς επιτρέπει να έχετε γρήγορη πρόσβαση σε μηχανολογικές πληροφορίες για οποιονδήποτε εξοπλισμό, να προβάλετε το σχέδιό του, να διευκρινίσετε τις τεχνικές παραμέτρους, να εντοπίσετε τη θέση και να πραγματοποιήσετε μετρήσεις σε ένα τρισδιάστατο μοντέλο που αναπαράγει ακριβώς την πραγματική εγκατάσταση. Η χρήση του SUPRID βοηθά, μεταξύ άλλων, στην εκπαίδευση νέων ειδικών και εκπαιδευόμενων.»

Πως δουλεύει?

Το καθήκον του συστήματος SUPRID είναι να καλύπτει όλα τα στάδια του κύκλου ζωής ενός τεχνολογικού αντικειμένου. Ξεκινήστε συλλέγοντας μηχανολογικές πληροφορίες στη φάση του σχεδιασμού και στη συνέχεια ενημερώστε τις πληροφορίες στα επόμενα στάδια - κατασκευή, λειτουργία, ανακατασκευή, εμφανίζοντας την τρέχουσα κατάσταση της εγκατάστασης.

Όλα ξεκινούν με πληροφορίες από τον σχεδιαστή, οι οποίες μεταδίδονται διαδοχικά και φορτώνονται στο σύστημα. Τα αρχικά δεδομένα αποτελούνται από: τεκμηρίωση σχεδιασμού, πληροφορίες σχετικά με τη λειτουργική-τεχνολογική δομή και τη δομή κατασκευής-συναρμολόγησης της εγκατάστασης, έξυπνα τεχνολογικά διαγράμματα. Είναι αυτή η πληροφορία που γίνεται η βάση μοντέλο πληροφοριών, επιτρέποντάς σας να λαμβάνετε άμεσα στοχευμένες πληροφορίες σχετικά με τα κατασκευαστικά έργα και το τεχνολογικό διάγραμμα της εγκατάστασης, επιτρέποντας σε λίγα δευτερόλεπτα να βρείτε την επιθυμητή θέση του εξοπλισμού διεργασίας, των οργάνων και του εξοπλισμού ελέγχου στο τεχνολογικό διάγραμμα και να καθορίσετε τη συμμετοχή του στο τεχνολογική διαδικασία.

Με τη σειρά του, χρησιμοποιώντας ένα τρισδιάστατο μοντέλο σχεδίασης ενός αντικειμένου που έχει φορτωθεί στο σύστημα, μπορείτε να το οπτικοποιήσετε, να δείτε τη διαμόρφωση των μπλοκ, τη χωρική διάταξη του εξοπλισμού, τον περιβάλλοντα χώρο με γειτονικό εξοπλισμό και να μετρήσετε τις αποστάσεις μεταξύ των διαφόρων στοιχείων της εγκατάστασης. Η διαμόρφωση του μοντέλου επιχειρησιακής πληροφορίας ολοκληρώνεται με το δέσιμο εκτελεστική τεκμηρίωσηκαι μοντέλα 2D και 3D «ως κατασκευασμένα», παρέχοντας την ευκαιρία να ληφθούν λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με τις ιδιότητες και τα τεχνικά χαρακτηριστικά οποιουδήποτε εξοπλισμού ή των στοιχείων του στο στάδιο λειτουργίας. Έτσι, το σύστημα είναι ένα δομημένο και διασυνδεδεμένο σύνολο όλων των μηχανικών δεδομένων ενός αντικειμένου και του εξοπλισμού του.

Roman Komarov, αναπληρωτής επικεφαλής του τμήματος μηχανικών συστημάτων στο ITSK, διευθυντής ανάπτυξης στο SUPRID:

Μετά από πολλά χρόνια αξιολόγησης των πλεονεκτημάτων του έργου και προκαταρκτικής ανάπτυξης, το πιλοτικό σύστημα εφαρμόστηκε σε σύντομο χρονικό διάστημα. Η εφαρμογή του SUPRID επέτρεψε στην εταιρεία να αποκτήσει ένα εργαλείο για τη διαχείριση των μηχανικών δεδομένων των εγκαταστάσεων διύλισης πετρελαίου. Το επόμενο παγκόσμιο βήμα, το οποίο θα προσεγγίσουμε σταδιακά, είναι η διαμόρφωση ενός μοντέλου ψηφιακής πληροφόρησης του διυλιστηρίου πετρελαίου.

Μέχρι σήμερα, περισσότερα από 80.000 έγγραφα έχουν ήδη ανέβει στο ηλεκτρονικό αρχείο SUPRID. Το σύστημα επιτρέπει μια αναζήτηση θέσης για ενημερωμένες πληροφορίες για κάθε τύπο εξοπλισμού, παρέχοντας στον χρήστη ολοκληρωμένες πληροφορίες για κάθε θέση, συμπεριλαμβανομένων Προδιαγραφές, συνολικές διαστάσεις, σχεδιασμός υλικού, παράμετροι σχεδίασης και λειτουργίας κ.λπ. Το "SUPRID" καθιστά δυνατή την προβολή οποιουδήποτε μέρους της εγκατάστασης σε τρισδιάστατο μοντέλο ή σε τεχνολογικό διάγραμμα, άνοιγμα σαρωμένων αντιγράφων εγγράφων που σχετίζονται με αυτήν τη θέση: τεκμηρίωση εργασίας, εκτελεστικής ή επιχειρησιακής τεκμηρίωσης (διαβατήρια, πράξεις, σχέδια κ.λπ. ).

Αυτή η μεταβλητότητα μειώνει σημαντικά τον χρόνο πρόσβασης σε ενημερωμένες πληροφορίες και την ερμηνεία τους και σας επιτρέπει να αποφύγετε λάθη κατά την ανακατασκευή και τον τεχνικό επανεξοπλισμό μιας εγκατάστασης και την αντικατάσταση απαρχαιωμένου εξοπλισμού. Το "SUPRID" βοηθά στην ανάλυση της λειτουργίας της εγκατάστασης και του εξοπλισμού της κατά την αξιολόγηση της απόδοσης λειτουργίας, διευκολύνει την προετοιμασία αλλαγών στους τεχνολογικούς κανονισμούς, τη διερεύνηση αστοχιών, δυσλειτουργιών, ατυχημάτων στην εγκατάσταση, την εκπαίδευση και εκπαίδευση του προσωπικού λειτουργίας.

Το "SUPRID" είναι ενσωματωμένο με άλλα πληροφοριακά συστήματα BLPS και σχηματίζει ένα ενοποιημένο περιβάλλον πληροφοριών για δεδομένα μηχανικής, το οποίο, μεταξύ άλλων, θα αποτελέσει τη βάση για το καινοτόμο Κέντρο Διαχείρισης Απόδοσης Μονάδων. Αλληλεπίδραση με προγράμματα όπως το KSU NSI ( εταιρικό σύστημαδιαχείριση ρυθμιστικών πληροφοριών και πληροφοριών αναφοράς), SAP TORO (συντήρηση και επισκευή εξοπλισμού), MS PSD (σύστημα διαχείρισης τεκμηρίωσης σχεδιασμού και εκτίμησης) «TrackDoc», Meridium APM, σχηματίζει ένα μοναδικό ολοκληρωμένο σύστημα για την αυτοματοποίηση των διαδικασιών διαχείρισης των παραγωγικών περιουσιακών στοιχείων ενός διυλιστήριο πετρελαίου, επιτρέποντας την αύξηση της οικονομικής επίδρασης από την κοινή χρήση τους για την εταιρεία.

Αποτελεσματικότητα έργου

Σε σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα, οι ειδικοί πληροφορικής της Gazprom Neft κατάφεραν όχι μόνο να κατακτήσουν τις περιπλοκές της πλατφόρμας SPO στην οποία είναι χτισμένο το σύστημα διαχείρισης δεδομένων μηχανικής, αλλά και να δημιουργήσουν μια εντελώς νέα υποδομή για την εταιρεία, να αναπτύξουν ένα σύνολο ρυθμιστικών έγγραφα, και τελικά να αναπτύξει μια ποιοτικά νέα προσέγγιση για την κατασκευή εγκαταστάσεων διύλισης πετρελαίου.

Ακόμη και σε πρώιμο στάδιο του έργου, κατέστη προφανές ότι το σύστημα θα ήταν σε ζήτηση από τις λειτουργικές υπηρεσίες του εργοστασίου και τις υπηρεσίες κατασκευής κεφαλαίων. Αρκεί να αναφέρουμε ότι η χρήση του εξοικονομεί έως και 30% του χρόνου εργασίας στην αναζήτηση και την επεξεργασία τεχνικές πληροφορίεςγια οποιοδήποτε αντικείμενο. Όταν το "SUPRID" είναι ενσωματωμένο με συστήματα για ρυθμιστικές πληροφορίες και πληροφορίες αναφοράς, συντήρηση και επισκευή εξοπλισμού, τεκμηρίωση σχεδιασμού και εκτίμησης και άλλα, τα τρέχοντα μηχανολογικά δεδομένα καθίστανται διαθέσιμα για άμεση και υψηλής ποιότητας συντήρηση του εξοπλισμού διεργασίας. Οι δυνατότητες του συστήματος καθιστούν επίσης δυνατή τη δημιουργία ενός προσομοιωτή για υπηρεσίες λειτουργίας, ο οποίος αναμφίβολα θα αυξήσει το επίπεδο εκπαίδευσης των ειδικών τους. Για τα τμήματα κατασκευής κεφαλαίου διυλιστηρίου, το σύστημα θα γίνει εργαλείο σχεδιασμού στο στάδιο των επισκευών μικρού και μεσαίου μεγέθους. Αυτή η προσέγγιση απλοποιεί σημαντικά την παρακολούθηση της προόδου της ανακατασκευής βιομηχανικών εγκαταστάσεων και βελτιώνει την ποιότητα των επισκευών.

Αναμένεται ότι οι επενδύσεις που θα γίνουν στην εφαρμογή του SUPRID θα αποδώσουν σε περίπου 3-4 χρόνια. Αυτό θα είναι δυνατό λόγω της μείωσης του χρόνου σχεδιασμού, της νωρίτερης μεταφοράς των εγκαταστάσεων από το στάδιο της θέσης σε λειτουργία στη βιομηχανική λειτουργία και, ως εκ τούτου, της αύξησης του όγκου των τελικών προϊόντων που παράγονται. Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα είναι η επιτάχυνση της προετοιμασίας και υλοποίησης των εργασιών συντήρησης και της ανακατασκευής και εκσυγχρονισμού των εγκαταστάσεων με τη μείωση του χρόνου που απαιτείται για τις υπηρεσίες λειτουργίας του διυλιστηρίου για τον έλεγχο της νέας τεκμηρίωσης σχεδιασμού και την έγκαιρη ανίχνευση ελλείψεων και σφαλμάτων στο έργο των εργολάβων σχεδιασμού και κατασκευής. .

Το πρόγραμμα υλοποίησης SUPRID έχει σχεδιαστεί για την περίοδο έως το 2020. Θα χρησιμοποιηθεί για την «ψηφιοποίηση» τόσο των υφιστάμενων εγκαταστάσεων όσο και για την κατασκευή νέων εγκαταστάσεων. Επί του παρόντος, ειδικοί ετοιμάζονται να αναπαράγουν το σύστημα στο διυλιστήριο της Μόσχας.

Κείμενο: Alexander Nikonorov, Alexey Shishmarev,Φωτογραφία: Yuri Molodkovets, Nikolay Krivich

Ίσως, όποιος παρακολούθησε τις ταινίες Terminator ή The Matrix αναρωτήθηκε πότε η τεχνητή νοημοσύνη θα γίνει μέρος της καθημερινότητάς μας και αν άνθρωποι και ρομπότ θα μπορούν να συνυπάρχουν με ειρήνη και αρμονία. Αυτό το μέλλον είναι πολύ πιο κοντά από όσο νομίζετε. Σήμερα θα σας μιλήσουμε για μια τεχνολογία που ονομάζεται «ψηφιακά δίδυμα», η οποία χρησιμοποιείται ήδη ευρέως στη βιομηχανία και, ίσως, σύντομα θα γίνει μέρος της καθημερινότητάς μας.

Ποια είναι τα ψηφιακά δίδυμα;

Είναι λάθος να πιστεύουμε ότι ο όρος «ψηφιακά δίδυμα» αναφέρεται σε ρομπότ και τεχνητή νοημοσύνη με το πρόσχημα κάποιου είδους ανθρωποειδούς πλάσματος. Ο ίδιος ο όρος χρησιμοποιείται επί του παρόντος κυρίως στη βιομηχανική παραγωγή. Η έννοια των «ψηφιακών διδύμων» εμφανίστηκε για πρώτη φορά το 2003. Ο όρος άρχισε να χρησιμοποιείται μετά τη δημοσίευση ενός άρθρου του Michael Greaves, καθηγητή και βοηθού διευθυντή του Κέντρου Διαχείρισης Κύκλου Ζωής και Καινοτομίας στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Φλόριντα, «Digital Twins: Manufacturing Excellence Based on a Virtual Prototype Factory». Η ίδια η ιδέα επινοήθηκε από έναν μηχανικό της NASA που ήταν συνάδελφος του καθηγητή.

1971yes/bigstock.com

Στον πυρήνα του, τα «ψηφιακά δίδυμα» είναι μια έννοια που συνδυάζει την τεχνητή νοημοσύνη, την εκμάθηση υπολογιστών και το λογισμικό με ειδικά δεδομένα για τη δημιουργία διαβίωσης ψηφιακά μοντέλα. Αυτά τα «ψηφιακά δίδυμα» ενημερώνονται συνεχώς καθώς αλλάζουν τα φυσικά πρωτότυπα.

Από πού παίρνουν τα δεδομένα τους τα ψηφιακά δίδυμα για αυτο-ενημέρωση;

Το ψηφιακό αντίγραφο, όπως αρμόζει στην τεχνητή νοημοσύνη, μαθαίνει και βελτιώνεται συνεχώς. Για το σκοπό αυτό, ένα ψηφιακό δίδυμο χρησιμοποιεί τη γνώση από τον άνθρωπο, άλλες παρόμοιες μηχανές και τα μεγαλύτερα συστήματα και το περιβάλλον του οποίου αποτελεί μέρος.

Ο Michael Greaves πρότεινε τις τρεις απαιτήσεις του που πρέπει να πληρούν τα «ψηφιακά δίδυμα». Το πρώτο είναι η συμμόρφωση με την εμφάνιση του αρχικού αντικειμένου. Πρέπει να καταλάβετε ότι παρόμοια εμφάνιση– αυτή δεν είναι μόνο η συνολική εικόνα, αλλά και η αντιστοιχία μεμονωμένων μερών με το πραγματικό «δίδυμο». Η δεύτερη απαίτηση σχετίζεται με τη συμπεριφορά του διπλού κατά τη διάρκεια της δοκιμής. Το τελευταίο και πιο δύσκολο είναι οι πληροφορίες που λαμβάνονται από την τεχνητή νοημοσύνη για τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα ενός πραγματικού προϊόντος.

1971yes/bigstock.com

Όπως επισημαίνει ο Michael Greaves, όταν εισήχθησαν τα ψηφιακά αντίγραφα, ακόμη και το κριτήριο της επιφανειακής ομοιότητας θεωρήθηκε δύσκολο να επιτευχθεί. Σήμερα, μόλις ένα ψηφιακό δίδυμο είναι πανομοιότυπο στις πρώτες παραμέτρους, μπορεί ήδη να χρησιμοποιηθεί για την επίλυση πρακτικών προβλημάτων.

Γιατί χρειαζόμαστε ψηφιακά δίδυμα;

Τα ψηφιακά αντίγραφα δημιουργούνται για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης φυσικών πρωτοτύπων, ολόκληρων συστημάτων και διαδικασιών παραγωγής.

Σύμφωνα με τον Colin J. Parris, Ph.D., αντιπρόεδρο έρευνας λογισμικού στο GE Global Research Center, τα ψηφιακά δίδυμα είναι ένα υβριδικό μοντέλο (φυσικό και ψηφιακό) που δημιουργούνται ειδικά για συγκεκριμένους επιχειρηματικούς σκοπούς, π. κόστη, αποτροπή απρογραμμάτιστων διακοπών.

1971yes/bigstock.com

Ο Colin J. Parris δηλώνει ότι όταν μιλάμε για «ψηφιακά δίδυμα», αυτό το σύστημα λειτουργεί σε τρία στάδια: θέαση, σκέψη και πράξη. Το στάδιο «βλέποντας» αφορά τη λήψη δεδομένων σχετικά με την κατάσταση. Υπάρχουν δύο τύποι πληροφοριών: επιχειρησιακά δεδομένα (π.χ. σημείο βρασμού) και περιβαλλοντικά δεδομένα. Το επόμενο βήμα, το οποίο ο Colin J. Parris αποκαλούσε συμβατικά «σκέψη», οφείλεται στο γεγονός ότι σε αυτό το στάδιο το «ψηφιακό δίδυμο» μπορεί να παρέχει επιλογές για διάφορα αιτήματα σχετικά με τον καλύτερο τρόπο δράσης σε μια δεδομένη κατάσταση ή ποιες επιλογές είναι προτιμότερες για επιχειρηματικούς σκοπούς. Η τεχνητή νοημοσύνη χρησιμοποιεί για ανάλυση, για παράδειγμα, ιστορικές πληροφορίες, προβλέψεις εσόδων και εξόδων και παρέχει διάφορες επιλογές που βασίζονται στους κινδύνους και την εμπιστοσύνη ότι αυτές οι προτάσεις μπορούν να τους μειώσουν. Το τελευταίο βήμα - «κάνω» - σχετίζεται άμεσα με την υλοποίηση αυτού που πρέπει να γίνει.

1971yes/bigstock.com

Με τη βοήθεια «ψηφιακών διδύμων», για παράδειγμα, μπορούν να δουνμέσα από το πρόβλημα ενός φυσικού αντικειμένου.

Στην παραγωγή, δεν χρειάζεται πλέον να βλέπουμε, για παράδειγμα, ολόκληρη την τουρμπίνα μπροστά μας για να εντοπίσουμε μια τρύπα. Η τεχνολογία Digital Twin θα σας επιτρέψει να δείτε το πρόβλημα σε πραγματικό χρόνο χρησιμοποιώντας οπτικοποίηση υπολογιστή.

Σύμφωνα με τον Zvi Feuer, εκτελεστικό αντιπρόεδρο ανάπτυξης λογισμικού στη Siemens, το ψηφιακό δίδυμο είναι μια λύση PLM στην πορεία προς το Industry 4.0.

Ποιοι τύποι «ψηφιακών διδύμων» υπάρχουν ήδη;

Όπως είπαμε νωρίτερα, τα "ψηφιακά δίδυμα" χρησιμοποιούνται ενεργά στη βιομηχανία: part twins (που είναι κατασκευασμένα για ένα συγκεκριμένο τμήμα παραγωγής), δίδυμα προϊόντων (που σχετίζονται με την κυκλοφορία ενός προϊόντος, ο κύριος στόχος τους είναι να μειώσουν το κόστος συντήρησης) , διεργασίες διδύμων (ο σκοπός τους μπορεί να είναι, για παράδειγμα, η αύξηση της διάρκειας ζωής), σύστημα διδύμων (βελτιστοποίηση ολόκληρου του συστήματος ως συνόλου).

1971yes/bigstock.com

Σύμφωνα με το πρακτορείο έρευνας και συμβούλων υψηλής τεχνολογίας Gartner, εκατοντάδες εκατομμύρια «ψηφιακά δίδυμα» θα αντικαταστήσουν σύντομα την ανθρώπινη εργασία. Ορισμένες εταιρείες το χρησιμοποιούν ήδη. Δεν είναι απαραίτητο να υπάρχει υπάλληλος στο προσωπικό που θα διέγνωσε προβλήματα παραγωγής. Σε πραγματικό χρόνο, με τη βοήθεια των «ψηφιακών διδύμων», μπορείτε να λάβετε όλα τα απαραίτητα δεδομένα και να είστε έτοιμοι να επισκευάσετε τον εξοπλισμό εκ των προτέρων.

Τι γίνεται με το «ψηφιακό δίδυμο» του ίδιου του ατόμου;

chagpg/bigstock.com

Για όσους θέλουν να έχουν έναν φίλο Terminator που σκέφτεται όπως εσύ, βοηθά σε όλα, είναι αδερφός και φίλος, έχουμε καλά νέα. Σύμφωνα με τον μελλοντολόγο και τεχνολόγο John Smith, ένα τέτοιο μέλλον είναι ήδη κοντά. Πιστεύει ότι στο εγγύς μέλλον θα υπάρξουν οι λεγόμενοι πράκτορες λογισμικού που θα προβλέπουν εκ των προτέρων τις επιθυμίες και τη συμπεριφορά του πραγματικού τους αντιγράφου και θα κάνουν κάποιες ενέργειες για το ανθρώπινο αντίγραφό τους.

Το «Digital Twin» θα μπορεί να κάνει αγορές, να παίρνει επαγγελματικές αποφάσεις, να συμμετέχει σε κοινωνικές δραστηριότητες - γενικά, θα μπορεί να κάνει ό,τι μερικές φορές δεν έχουμε αρκετό χρόνο.

Θα μπορούμε επίσης να μεταφέρουμε όλες τις εργασίες ρουτίνας στο διπλό μας. Επιπλέον, σύμφωνα με τον John Smith, οι ψηφιακοί μας κλώνοι θα γνωρίζουν τα ενδιαφέροντα, τις προτιμήσεις, τις πολιτικές απόψεις μας και, εάν χρειαστεί, θα μπορούν να τις υπερασπιστούν, αφού θα έχουν ένα πιο ολοκληρωμένο ιστορικό πλαίσιο και θα βλέπουν τη σύγχρονη εικόνα του κόσμου ως ένα ολόκληρο. Και μάλιστα ένα αίσθημα συμπόνιας. Για παράδειγμα, ένα «ψηφιακό δίδυμο» θα δείξει στοργή προς εμάς, καθώς θα μπορεί να μαντέψει τη συναισθηματική μας κατάσταση.

Όλα αυτά μοιάζουν με ουτοπικό σενάριο ταινίας. Νιώθω ότι κάτι δεν πάει καλά. Ποια είναι τα μειονεκτήματα των «ψηφιακών διδύμων»;

Τα μειονεκτήματα των ψηφιακών διδύμων είναι προφανή. Πρώτα απ 'όλα, τίθεται το ζήτημα της ασφάλειάς μας. Οι ψηφιακοί κλώνοι θα χρησιμοποιήσουν όλους τους πιθανούς πόρους για να συμπληρώσουν πληροφορίες για εμάς. Αυτοί είναι οι αλγόριθμοι που συλλέγουν δεδομένα από λογαριασμούς κοινωνικά δίκτυα, και την προσωπική μας αλληλογραφία, και τυχόν έγγραφα και αρχεία που, με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, μας αφορούν. Φυσικά, αυτό δεν μπορεί παρά να είναι ανησυχητικό: όπως έχουμε ήδη ανακαλύψει, τα «ψηφιακά δίδυμα» είναι ικανά να ενημερώνονται και να βελτιώνονται συνεχώς. Ως εκ τούτου, ένα από τα πρωταρχικά καθήκοντα θα πρέπει να είναι η δημιουργία ενός νομικού πλαισίου για τον καθορισμό των «ορίων επιτρεπτής» της τεχνητής νοημοσύνης.

chagpg/bigstock.com

Ωστόσο, μην πανικοβληθείτε με αυτό. Πάρτε ως παράδειγμα τον John Smith: παραμένει αισιόδοξος και πιστεύει ότι τα «ψηφιακά δίδυμα» δεν θα αντικαταστήσουν την ανθρωπότητα. Απλώς θα γίνουν διαφορετικές εκδοχές ανθρώπων που μπορούν να συνυπάρξουν ειρηνικά μαζί μας.

Εάν βρείτε κάποιο σφάλμα, επισημάνετε ένα κομμάτι κειμένου και κάντε κλικ Ctrl+Enter.

23 Ιουνίου 2017 Δημιουργία 3D Digital Twin που περιλαμβάνεται στη λίστα τυπική λειτουργικότητα Winnum® - πλατφόρμες για το βιομηχανικό Διαδίκτυο των πραγμάτων. Με το Winnum®, η δημιουργία 3D Digital Twins είναι πλέον τόσο εύκολη όσο και η σύνδεση αισθητήρων.

Το "Digital Twin" είναι μια αναπαράσταση υπολογιστή ενός συγκεκριμένου φυσικού προϊόντος, ομάδας προϊόντων, μηχανικής ή τεχνολογικής διαδικασίας, η οποία επαναλαμβάνει πλήρως όλα όσα κάνει το φυσικό πρωτότυπό του, ξεκινώντας από κινήσεις και κινηματικές, και τελειώνοντας με μια αναπαράσταση του φυσικού περιβάλλοντος και του ρεύματος συνθήκες λειτουργίας, συμπεριλαμβανομένων των υγρών και αερίων κίνησης. Ένα ψηφιακό δίδυμο λειτουργεί ως ενδιάμεσος μεταξύ ενός φυσικού προϊόντος και σημαντικών πληροφοριών σχετικά με αυτό, όπως δεδομένα λειτουργίας ή συντήρησης. Τώρα, με τη βοήθεια του Winnum, ένα πλήρες Ανατροφοδότησημε βάση τη συλλογή δεδομένων από τον πραγματικό κόσμο και τη μεταφορά αυτών των δεδομένων στον ψηφιακό κόσμο.

Τι είναι το 3D Ψηφιακό δίδυμο;

Ένα τρισδιάστατο ψηφιακό δίδυμο είναι μια τρισδιάστατη αναπαράσταση που δημιουργείται από υπολογιστή ενός συγκεκριμένου φυσικού προϊόντος, μιας ομάδας προϊόντων, μιας μηχανικής ή τεχνολογικής διαδικασίας, η οποία περιλαμβάνει όχι μόνο τρισδιάστατη γεωμετρία, τεχνικά χαρακτηριστικά και τρέχουσες παραμέτρους λειτουργίας, αλλά και άλλες σημαντικές πληροφορίες- περιβάλλον και συνθήκες λειτουργίας, τεχνική κατάσταση και χρόνος λειτουργίας, αλληλεπίδραση με άλλα αντικείμενα, δεδομένα πρόβλεψης ανάλυσης, συμπεριλαμβανομένης της πρόβλεψης αστοχιών και αστοχιών. Ένα ψηφιακό δίδυμο μπορεί να είναι απλοποιημένο και πολύ λεπτομερές και να αντικατοπτρίζει ένα ευρύ φάσμα διαφορετικά χαρακτηριστικάτόσο το ίδιο το προϊόν όσο και οι τεχνολογικές και παραγωγικές διαδικασίες.

Η παρουσία ενός τρισδιάστατου Digital Twin βοηθά στην οργάνωση της σύνδεσης του προϊόντος με τα αντικείμενα που συνδέονται με αυτό, λογισμικόυπεύθυνος για τη διαχείριση προϊόντων, την παρακολούθηση της κατάστασης λειτουργίας και της διαδικασίας λειτουργίας κ.λπ. Ένα 3D Digital Twin είναι ιδιαίτερα πολύτιμο όταν αντικατοπτρίζει με μεγαλύτερη ακρίβεια την πραγματική κατάσταση και τα χαρακτηριστικά απόδοσης του φυσικού του αντίστοιχου. Ανεξάρτητα από το πόσο ακριβείς, λεπτομερείς και καλά ανεπτυγμένες είναι οι ενέργειες στα στάδια σχεδιασμού, μοντελοποίησης και προπαραγωγής, στην πραγματική ζωή, κατά κανόνα, οι διαδικασίες προχωρούν λίγο διαφορετικά και είναι το Digital Twin που μπορεί να λειτουργήσει ως γέφυρα στις απαραίτητες πληροφορίες σχετικά με την πραγματική λειτουργία των προϊόντων. Αυτή η πληροφορίαμπορεί να χρησιμοποιηθεί με διάφορους τρόπους, για παράδειγμα, για την αξιολόγηση των σημείων συμφόρησης, των ευκαιριών για βελτίωση και αλλαγή, για επιβεβαίωση της σκοπιμότητας αλλαγών κ.λπ. Επιπλέον, δεδομένου ότι το Digital Twin είναι ένα τρισδιάστατο αντικείμενο, η εργασία με αυτό είναι πολύ πιο ξεκάθαρη για ένα άτομο από την εργασία με οποιουσδήποτε πίνακες ή γραφήματα. Ένα 3D Digital Twin σάς επιτρέπει να κοιτάτε μέσα σε ένα πραγματικό φυσικό αντικείμενο ενώ λειτουργεί, χωρίς να χρειάζεται να σταματήσετε τον εξοπλισμό ή να ανοίξετε πάνελ που εμποδίζουν την πρόσβαση σε μέρη που απαιτούν επιθεώρηση.

Η μοναδική λειτουργικότητα του Winnum επιτρέπει στους πελάτες μας να δημιουργούν και να διαχειρίζονται τρισδιάστατα ψηφιακά δίδυμα, συνδέοντας πληροφορίες που προέρχονται από φυσικά αντικείμενα και πραγματικές διαδικασίες με πληροφορίες που δημιουργούνται σε διάφορα συστήματασχεδιασμός με τη βοήθεια υπολογιστή (CAD). Το Winnum υποστηρίζει τη φόρτωση μοντέλων 3D CAD σε ουδέτερες μορφές όπως STL, VRML και OBJ, με άμεση φόρτωση διαθέσιμη για το Blender και το Collada. Η παρουσία έτοιμων τρισδιάστατων βιβλιοθηκών ρομπότ, εξοπλισμού, αισθητήρων και άλλων γεωμετρικών αντικειμένων επιταχύνει και απλοποιεί περαιτέρω τη διαδικασία δημιουργίας Digital Twins, ακόμη και για εκείνες τις εταιρείες που δεν μπορούν να καυχηθούν ότι διαθέτουν πλήρως ψηφιοποιημένα προϊόντα σε 3D μορφή.

3D σκηνές και έξυπνα ψηφιακά δίδυμα (Smart Digital Twin)

Κάθε Digital Twin αντιστοιχεί σε ένα συγκεκριμένο παράδειγμα του προϊόντος. Δηλαδή, εάν μια εταιρεία χρησιμοποιεί 100 τεμάχια εξοπλισμού ή παράγει εκατοντάδες χιλιάδες προϊόντα, τότε για κάθε εξοπλισμό/προϊόν υπάρχει το δικό της Digital Twin. Οι μοναδικές δυνατότητες Big Data της Winnum σάς βοηθούν να εργαστείτε με τόσα πολλά ψηφιακά δίδυμα για να λύσετε καθημερινά προβλήματα και να παρέχετε υψηλή απόδοσησυστήματα ανεξάρτητα από τον αριθμό τους.

Οι τρισδιάστατες σκηνές χρησιμοποιούνται για να συνδυάσουν Digital Twins και να αποκτήσουν μια εικόνα για τη συνολική τους απόδοση και απόδοση, τις κοινές περιβαλλοντικές αποκλίσεις κ.λπ. Οι τρισδιάστατες σκηνές της Winnum δεν είναι απλώς τρισδιάστατα περιβάλλοντα, όπως συνηθίζεται στα συστήματα CAD. Οι σκηνές 3D στο Winnum είναι η δυνατότητα δημιουργίας ενός πλήρους τρισδιάστατου κόσμου με ένα ευρύ φάσμα εργαλείων για εργασία με πηγές φωτός (συμπεριλαμβανομένου Raytracing, κατοπτρικών προβολών, ομίχλης, έντασης, διαφάνειας), textures (συμπεριλαμβανομένων δυναμικών υφών με ροή βίντεο), προσαρμοσμένες κάμερες και μηχανισμοί αλληλεπίδρασης τρισδιάστατα αντικείμενα(επιλογή αντικειμένου, κλικ σε αντικείμενο, μεταφορά ενέργειας ελέγχου).

Όλες οι ενέργειες μιας τρισδιάστατης σκηνής και όλα τα εργαλεία για την εργασία με ένα 3D Digital Twin είναι διαθέσιμα αποκλειστικά στο πρόγραμμα περιήγησης Web.

Σχετικά με την εταιρείαSignum

Η Signum (SIGNUM) είναι ένας παγκόσμιος πάροχος λύσεων για το Industrial Internet of Things (IIoT). Οι λύσεις της εταιρείας βοηθούν στο μετασχηματισμό των διαδικασιών δημιουργίας, λειτουργίας και συντήρησης προϊόντων με χρήση τεχνολογιών Industrial Internet of Things (IIoT). Η πλατφόρμα Winnum™ επόμενης γενιάς παρέχει στις εταιρείες τα εργαλεία που χρειάζονται για να συλλέξουν, να αναλύσουν και να δημιουργήσουν πρόσθετη αξία από τους μεγάλους όγκους δεδομένων που παράγονται από συνδεδεμένα δεδομένα. δίκτυο υπολογιστώνελεγκτές, αισθητήρες, προϊόντα και συστήματα.