Fler och fler företag visar intresse för ämnet digitalisering av produktionen. Arrangörerna av den regionala vetenskapliga och tekniska konferensen "Digitalisering av produktionsprocesser" kunde verifiera detta. Tillämpning av industriell programvara för att bygga digitala företag”, som nyligen ägde rum i Samara.

Det initierades av SMS-Automation-gruppen av företag, känd som en universell integratör som specialiserat sig på att skapa och stödja industriella automationssystem, tillsammans med Digital Manufacturing-avdelningen hos Siemens, en av världens största företag inom automation och el. produkter som Samara-utvecklare har haft mer än två decennier av fruktbart samarbete med.

Forumet för tillverkare och utvecklare av informationssystem stöddes också av ministeriet för industri och teknik i regionen Samara. Dess specialister har upprepade gånger noterat framgångarna för gruppen av företag inom området industriell automation och konstruktion av stora informationssystem.

Representanter för industriföretag i Samara-regionen introducerades till det konceptuella ramverket och specifika verktyg för att bygga effektiv digital produktion. Industriell automation är bara en del av digitalisering, eller digitalisering, som det också kallas. Digitalisering är automatisering av processer genom hela livscykeln för en produkt, utrustning eller företag. Projektet, dess funktion och modernisering passar in i det.

Rapporten från styrelseordföranden för SMS-Automation Group of Companies, Andrey Sidorov, "Industriell programvara som ett digitaliseringsverktyg", väckte stort intresse bland konferensdeltagarna. "Vi är på tröskeln till intellektualiseringen av kontrollsystem", konstaterade Andrey Sidorov (på det nedersta fotot). – Nu ändrar utrustningstillverkare i väst sin produktionsmodell. Utrustning börjar få en digital tvilling. Att förändra affärsmodeller kommer att innebära att en digital tvilling kommer att vara en viktig faktor vid val av leverantör.”

Digitalisering innebär också att testa situationer på virtuella digitala modeller, vilket gör att du kan spara enorma summor pengar. Siemens är redan på sin digitaliseringsplats, utan att vänta på ankomsten av en maskin för tillverkning av delar, efter att ha fått den virtuell bild, kopplar virtuella robotar till den och börjar felsöka tekniska processer utan att slösa tid.

De ämnen som tagits upp av experter relaterade till användningen av specifika digitala produktionsverktyg togs emot med intresse av konferensdeltagarna och väckte många frågor och diskussioner. Utöver rapporterna lockades konferensgästernas uppmärksamhet av demomontrar med praktiska exempel på implementeringen av principerna för digitalisering i verkligheten i processtyrningssystem för industriföretag i Ryssland. Särskild uppmärksamhet vid konferensen ägnades åt frågorna informationssäkerhet moderna automationssystem. Att lära känna Nuvarande trender utveckling av företag inom ramen för Industry 4.0-konceptet, enligt experter, kan bli ytterligare verktyg i processen att öka konkurrenskraften i en tid präglad av industri 4.0.

Det finns ett bättre sätt. Identifiering av sätt att förbättra effektiviteten i tekniska och tekniska designprocesser

Aaron Frenkel, Jan Larssen

Att tillverka en produkt är utan tvekan den viktigaste delen av alla livscykelprocesser. I detta skede förvandlas idéer till verklighet. Dessutom, utan samordnade design- och tillverkningsprocesser för att säkerställa framgångsrik montering av produkten på verkstadsgolvet, kommer idéer att förbli bara vackra ritningar eller inte implementeras fullt ut. Under många år förblev metoderna för att designa och utveckla tekniska processer oförändrade och bibehöll alla traditionella brister som leder till ökade kostnader och deadlines. Med tanke på att innovation idag har blivit avgörande för maskinbyggande företags överlevnad, analyserade Siemens PLM Software förproduktionsprocesser för att identifiera sätt att ytterligare optimera dem. I den här artikeln diskuterar Aaron Frankel, Senior Director of Marketing for Mechanical Engineering Solutions, och Jan Larsson, Senior Director of Marketing for Europe, Middle East and Africa på Siemens PLM Software, vilka källor till ineffektivitet som måste elimineras för att introducera konceptet med en "digital tvilling av en produkt" och hur detta kommer att påverka hur produkter tillverkas.

En vacker symfoni

Om du befinner dig i ett modernt företag, kommer du att se en fantastisk symfoni av arbete av människor, robotar och maskiner, förflyttning av material och delar - och allt detta görs med precision till tvåan för att hålla schemat. Bilden blir helt enkelt fantastisk.

Men bakom kulisserna kommer vi att se föråldrade processer för design och teknisk beredning av produktion. Vi ska inte kritisera någon. Att utveckla en produktdesign är ingen liten bedrift i sig. Att designa kan vara en mycket utmanande uppgift. I vissa fall består en produkt av miljontals delar, och tusentals anställda och partners arbetar med att skapa den, ofta runt om i världen. Dessutom, i kritiska branscher som elektronik (snabbare processorer, miniatyrisering), fordon (hållbarhet och minskning av utsläpp) och flyg (hållbarhet och introduktion av kompositmaterial), finns det en ständig önskan att optimera och påskynda skapandet av ny teknologi. produkter. Med hänsyn till den höga komplexiteten hos de problem som löses är oviljan att avvika från praxistestade förproduktionsprocesser ganska förståelig. Våra kunder rapporterar dock vanliga problem inom produktdesign och tillverkning, vilket i vissa fall leder till kostsamma förseningar.

Vanliga problem

En av de största utmaningarna vi ser är att designers och teknologer använder olika system. I praktiken leder detta till att designers överför sin utveckling till teknologer som försöker skapa tekniska processer i datorsystem, som de är vana vid. I detta scenario - och det förekommer väldigt ofta - avsynkroniseras information, vilket gör det svårt att kontrollera situationen. Dessutom ökar sannolikheten för fel.

Problem uppstår regelbundet under utvecklingen av verkstadslayouter. Anledningen till detta är att planritningar oftast skapas i form av tvådimensionella planritningar och pappersritningar. Detta är en lång och arbetskrävande process. 2D-ritningar är en viktig del av processen, men de har inte den flexibilitet du behöver. Det händer ofta att omarrangemang av utrustning i en verkstad inte registreras på ritningen. Problemet är särskilt akut när man verkar på snabbt föränderliga marknader (som konsumentelektronik), som kräver kontinuerlig expansion och modernisering av produktionssystemen. Varför? Eftersom tvådimensionella layouter saknar intelligens och associativitet. De hindrar teknologer från att veta exakt vad som händer på verkstadsgolvet och snabbt fatta smarta beslut.

Efter att ha skapat layouten utvecklas en teknisk väg. I regel går den sedan igenom ett kontrollskede. Här ligger ytterligare ett betydande hinder för ökad effektivitet. Teknologer måste vanligtvis vänta tills utrustningen är installerad för att utvärdera utrustningens prestanda. Dessutom, om egenskaperna visar sig vara lägre än förväntat, kan det vara för sent att utveckla en alternativ teknik. Vår erfarenhet är att denna situation leder till betydande förseningar.

Slutligen rapporterar kunderna två ytterligare problem som uppstår sent i förproduktionscykeln. Detta är en bedömning av utförandet av enskilda operationer och allt teknisk process allmänt.

På grund av den höga komplexiteten i modern tillverkning och den frekventa bristen på koordinering mellan olika processdesignsystem, kan det vara svårt att identifiera vilka specifika operationer eller produktionsområden som orsakar förseningar över en linje. Och när det kommer till själva tillverkningen av produkten rapporterar kunderna att det vanligtvis är extremt svårt att utvärdera prestanda och i vilken grad faktiska processer motsvarar planerade processer. Återigen ligger problemet i den höga komplexiteten, samt bristen på feedback mellan produktion, designers och teknologer.

Digital tvilling

Digital tvillingär en virtuell kopia av ett verkligt föremål som beter sig på samma sätt som det verkliga föremålet. Utan att gå in på de tekniska detaljerna för våra produkter här, räcker det med att säga att våra kontroller livscykel produkter (PLM) ger skapandet av en komplett digital plattform. Den stöder användningen av digitala tvillingar som exakt modellerar produktdesign och tillverkningsprocesser från slut till slut.

Vad betyder allt detta i praktiken? Låt oss ta en titt på ovanstående steg igen och visa de viktigaste funktionerna som det nya tillvägagångssättet erbjuder.

Konstruktion

NX (och andra CAD-system) skapar en modell av produkten och överför den till Teamcenter i 3D JT-format. På några sekunder skapar applikationen tusentals olika virtuella versioner av produkten som exakt matchar den verkliga produkten. Samtidigt, för att identifiera potentiella problem, används stordatabehandlingsteknologier, design och teknisk information (PMI) som finns i modeller (toleranser, passningar, kopplingar mellan delar och sammansättningar), samt en grundläggande beskrivning av den tekniska processen. Detta tillvägagångssätt har redan testats i praktiken när vi skapar elektroniska produkter tillverkade av vårt företag. Till exempel kunde vi omedelbart fastställa att skruvhålen på videoutgångskontakten inte passade exakt med skruvhålen på PCB:n. Om felet hade försvunnit skulle det ha resulterat i garantianspråk från kunder: kontakten kunde ha blivit separerad från tryckt kretskort. Att identifiera konstruktionsfel i ett tidigt skede sparar betydande tid och pengar, både under teknikutveckling och under produktion.

Processdesign

Den digitala tvillingen låter dig förbättra samarbetet mellan designers och teknologer, optimera valet av plats och tillverkningsteknik, samt allokering av nödvändiga resurser. Låt oss titta på ett exempel på att göra ändringar i byggprocessen. Använder vår programvara, processingenjörer, baserat på den nya designspecifikationen, lägger till nya operationer till den fungerande 3D-modellen av den tekniska processen. Du kan simulera vilket produktionssystem som helst samtidigt som du är var som helst i världen: säg, teknologer i Paris förbereder produktion vid en fabrik i Rio. Med tidsinformation för varje tillagd operation kontrollerar teknologerna om den nya processvägen uppfyller de specificerade prestandaindikatorerna. Om så inte är fallet byts eller omordnas de tekniska operationerna. Numeriska simuleringar utförs sedan igen tills den valda processvägen uppfyller kraven. Det nya arbetsflödet är omedelbart tillgängligt för alla utvecklare för godkännande. Om några problem upptäcks samarbetar designers och teknologer för att eliminera dem.

Workshop layouter

När du arbetar med layouter rekommenderar vi att du skapar en digital tvilling som innehåller mekanisk utrustning, automationssystem och resurser, tydligt kopplade till hela "ekosystemet" av design och teknisk förproduktion. Med hjälp av en uppsättning PLM-verktyg kan processsteg bytas ut genom att dra och släppa. Det är lika enkelt att placera utrustning och personal på en produktionslinje och simulera dess funktion. Det är väldigt enkelt, men samtidigt exceptionellt effektiv metod skapa och redigera tekniska processer. När konstruktionsändringar görs som kräver användning av en ny industrirobot kontrollerar numeriska simuleringsspecialister till exempel om det är möjligt att installera en robot av den här storleken utan att träffa transportören. Verkstadslayoututvecklaren gör nödvändiga ändringar och förbereder ett meddelande om ändringar, på grundval av vilket inköpsavdelningen köper ny utrustning. Denna analys av konsekvenserna av förändringar gör det möjligt att undvika fel och vid behov omedelbart meddela leverantörer.

Styrning av tekniska designlösningar

Under inspektionsfasen används den digitala tvillingen för att virtuellt verifiera monteringsprocessen. Virtuell simulering och kvantitativ analys kan utvärdera alla faktorer som är förknippade med manuellt arbete vid montering och identifiera problem såsom obekväm arbetsställning. Detta gör det möjligt att undvika trötthet och arbetsrelaterade skador. Baserat på simuleringsresultaten skapas träningsfilmer och instruktioner.

Prestandaoptimering

Den digitala tvillingen används för statistisk modellering och utvärdering av det designade tekniska systemet. Det gör det enkelt att avgöra om manuellt arbete, robotar eller en kombination av robotar och arbetare ska användas. Numeriska simuleringar av alla processer kan utföras, ända ner till energiförbrukningen för en enskild maskin, för att optimera tekniken så mycket som möjligt. Analysen visar hur många delar som produceras i varje operation. Detta säkerställer att prestandan för den faktiska produktionslinjen matchar målet.

och verkliga världar. Detta gör att du kan jämföra designprojektet med det faktiskt tillverkade.
produkt. Figuren visar hur stordatateknologier tillämpas
att samla in aktuell information om produktkvalitet, som överförs för analys
till en digital tvilling lagrad i Teamcenter

Tillverkning av produkten

Den digitala tvillingen ger feedback mellan den verkliga och virtuella världen, vilket möjliggör optimering av produkttillverkningsprocesser. Tekniska instruktioner överförs direkt till verkstaden, där utrustningsoperatörer tar emot dem tillsammans med videor. Operatörer förser designers med produktionsdata (som om det finns ett gap mellan två skruvar som håller en panel på plats), medan andra automatiserade system samla in prestationsinformation. Därefter görs en jämförelse mellan designdesignen och den faktiska tillverkade produkten och avvikelser identifieras och elimineras.

Nya arbetssätt

Användningen av en digital tvilling, som är en exakt kopia av en riktig produkt, hjälper till att snabbt identifiera potentiella problem, påskyndar produktionsförberedelser och minskar kostnaderna. Dessutom garanterar närvaron av en digital tvilling möjligheten att tillverka en produkt designad av formgivarna; alla tekniska processer hålls i ett uppdaterat och synkroniserat tillstånd; de utvecklade teknologierna visar sig vara operativa och produktionen fungerar precis som planerat. Den digitala tvillingen låter dig testa hur ny teknologi kan integreras i befintliga produktionslinjer. Detta eliminerar riskerna som uppstår vid inköp och installation av utrustning.

Maskinteknik är en av de mest avancerade grenarna av den globala industrin, där beprövade, men föråldrade metoder för teknisk beredning av produktionen länge har använts. Det är dags att skapa en anda av innovation som öppnar dörren till framgång inom produktutveckling och tillverkning. Det är dags att prova något nytt!

Vi tackar redaktörerna för företagstidningen "Siberian Oil" från Gazprom Neft PJSC för att de tillhandahållit detta material.

Vad är en digital tvilling?

En digital tvilling är ett nytt ord inom modellering och produktionsplanering - en enda modell som på ett tillförlitligt sätt beskriver alla processer och relationer både på en separat anläggning och inom en hel produktionstillgång i formen virtuella installationer och simuleringsmodeller. Således skapas den virtuell kopia fysisk värld.

Användningen av en digital tvilling, som är en exakt kopia av en verklig tillgång, hjälper till att snabbt simulera utvecklingen av händelser beroende på vissa förhållanden och faktorer, hitta de mest effektiva driftsätten, identifiera potentiella risker, integrera ny teknik i befintliga produktionslinjer , och minska tiden och kostnaderna för projektgenomförande. Dessutom hjälper den digitala tvillingen att identifiera säkerhetssteg.

Modern teknik gör det möjligt att bygga digitala tvillingar av absolut vilken produktionstillgång som helst, oavsett om det är ett oljeraffinaderi eller ett logistikföretag. I framtiden kommer dessa teknologier att möjliggöra fjärrstyrning av hela produktionsprocessen i realtid. Baserat på den digitala tvillingen är det möjligt att kombinera alla system och modeller som används för att planera och hantera produktionsaktiviteter, vilket kommer att öka transparensen i processer, noggrannheten och snabbheten i beslutsfattandet.

En digital tvilling kan också betraktas som ett elektroniskt pass för en produkt, som registrerar alla uppgifter om råvaror, material, utförda operationer, tester och laboratorietester. Det innebär att all information, från ritningar och produktionsteknik till underhålls- och kasseringsregler, kommer att digitaliseras och tillgänglig för läsning av enheter och människor. Denna princip tillåter oss att övervaka och garantera kvaliteten på produkterna och säkerställa deras effektiva service.

Från ritningar till 3D-modeller

Lite historia. Människor har alltid behövt ritningar och diagram, från ögonblicket för de första uppfinningarna - hjulet och spaken, för att överföra information till varandra om utformningen av dessa enheter och reglerna för deras användning. Till en början var det primitiva ritningar som endast innehöll den enklaste informationen. Designen blev dock mer komplex och bilderna och instruktionerna blev mer detaljerade. Sedan dess har tekniker för att visualisera, dokumentera och lagra kunskap om strukturer och mekanismer kommit långt. Ändå förblev papper under lång tid det huvudsakliga mediet för att spela in tekniska idéer, och ett flygplan förblev arbetsutrymmet.

Under andra hälften av 1900-talet blev det klart att den vanliga armén av ritare beväpnade med ritbrädor inte längre kunde hålla jämna steg med den snabba tillväxten av industriell produktion och komplexiteten i den tekniska utvecklingen. Att accelerera bearbetningen av omfattande och komplex information (till exempel innehåller en teknisk installation för atmosfärisk destillation av olja mer än 30 tusen utrustningsdelar) krävde en förändring av arbetstekniken hos designers, designers, byggare, teknologer, drift- och underhållsspecialister. Utvecklingen av tekniska designverktyg tog en annan vändning, och i början av 90-talet av förra seklet kom datorstödda designsystem (CAD) till oljeindustrin. Först använde de 2D-ritningar, och sedan, i slutet av 2000-talet, kom de till 3D.

Moderna designsystem tillåter ingenjörer att utföra layout och design av industriella anläggningar i volymetrisk form, med hänsyn till alla begränsningar och krav i produktionsprocessen, såväl som industriella säkerhetskrav

Moderna designsystem tillåter ingenjörer att layouta och designa industriella anläggningar i volymetrisk form, med hänsyn till alla begränsningar och krav i produktionsprocessen, såväl som industriella säkerhetskrav. Med deras hjälp kan du skapa en designmodell av en viss installation och korrekt placera tekniska och tekniska komponenter på den utan motsägelser och kollisioner. Erfarenheten visar att genom användningen liknande system det är möjligt att minska antalet fel och inkonsekvenser under design och drift med 2-3 gånger olika installationer. Denna siffra är imponerande när man betänker att för storskalig industriell utrustning är antalet fel som måste korrigeras under designgranskningsprocessen i tusental.

Ur designers och byggares synvinkel gör användningen av 3D-modeller det möjligt att radikalt förbättra kvaliteten på designdokumentationen och minska designtiden. Den konstruerade informationsmodellen av objektet visar sig vara användbar i driftstadiet. Detta ny nivåägande av en industrianläggning där personal kan få all information som krävs för att fatta beslut eller slutföra en uppgift på kortast möjliga tid, baserat på befintlig modell. Dessutom: när det efter en tid krävs modernisering av utrustningen kommer framtida designers att ha tillgång till all relevant information, med en historik av reparationer och underhåll.

Omsk pilot

Sergey Ovchinnikov, chef för avdelningen för ledningssystem på Gazprom Neft:

Utvecklingen och implementeringen av ett tekniskt datahanteringssystem är utan tvekan en viktig del av den innovativa utvecklingen av logistik-, bearbetnings- och försäljningsenheten. Funktionaliteten i SUPRID och systemets potential kommer att göra det möjligt för enheten i synnerhet och företaget som helhet att bli ledande inom digital hantering av ingenjörsdata inom oljeraffinering. Dessutom är denna mjukvaruprodukt en viktig komponent i hela linjen av relaterade IT-system, som utgör grunden för BLPS Performance Management Center som för närvarande skapas.

2014 lanserade Gazprom Neft ett projekt för att skapa ett tekniskt datahanteringssystem för oljeraffineringsanläggningar - SUPRID. Projektet är baserat på användningen av 3D-modelleringsteknologier för design, konstruktion och underhåll av industrianläggningar. Tack vare deras användning minskar tiden som krävs för att skapa och återuppbygga oljeraffineringsanläggningar, effektiviteten och säkerheten för deras drift ökas och stilleståndstiden för anläggningens processutrustning minskar. Genomförande modernt system Ingenjörsdatahantering på den senaste Smart Plant for Owners/Operators (SPO)-plattformen utförs av specialister från styrsystemavdelningen på logistik-, bearbetnings- och försäljningsenheten, samt dotterbolaget ITSK och Avtomatika Service.

I slutet av förra året slutfördes ett pilotprojekt framgångsrikt för att distribuera plattformsfunktioner och sätta upp affärsprocesser för den nyrekonstruerade primära oljeraffineringsenheten vid Omsk Refinery - AT-9. Systemet implementerar funktionalitet för att lagra, hantera och uppdatera information om installationen under hela dess livscykel: från konstruktion till drift. Tillsammans med systemet utvecklades reglerande och metodologisk dokumentation, krav på konstruktören och standarder för teknisk datahantering. "SUPRID" är en bra hjälpare på jobbet”, konstaterade Sergei Shmidt, chef för AT-9-installationen vid Omsk-raffinaderiet. — Systemet låter dig snabbt komma åt teknisk information om vilken utrustning som helst, se dess ritning, klargöra tekniska parametrar, lokalisera platsen och göra mätningar på en tredimensionell modell som exakt återger den verkliga installationen. Användningen av SUPRID hjälper bland annat till att utbilda nya specialister och praktikanter.”

Hur det fungerar?

Syftet med SUPRID-systemet är att täcka alla stadier av ett tekniskt objekts livscykel. Börja med att samla in teknisk information vid designfasen och uppdatera sedan informationen i efterföljande skeden - konstruktion, drift, återuppbyggnad, visning av anläggningens aktuella tillstånd.

Det hela börjar med information från designern, som sekventiellt överförs och laddas in i systemet. De initiala uppgifterna består av: konstruktionsdokumentation, information om anläggningens funktionstekniska och konstruktions-monteringsstruktur, intelligenta tekniska diagram. Det är denna information som blir grunden informationsmodell, så att du omedelbart kan få riktad information om byggprojekt och det tekniska diagrammet för installationen, vilket gör det möjligt att på några sekunder hitta den önskade positionen för processutrustning, instrumentutrustning på det tekniska diagrammet och bestämma dess deltagande i den tekniska processen .

I sin tur, med hjälp av en 3D-designmodell av ett objekt som laddats in i systemet, kan du visualisera det, se konfigurationen av block, utrustningens rumsliga arrangemang, omgivningen med närliggande utrustning och mäta avstånden mellan olika delar av installationen. Bildandet av den operativa informationsmodellen slutförs med bindningen verkställande dokumentation och 2D- och 3D-modeller "som byggda", vilket ger möjlighet att få detaljerad information om egenskaperna och tekniska egenskaperna hos någon utrustning eller dess element i driftstadiet. Således är systemet en strukturerad och sammankopplad uppsättning av all teknisk data för ett objekt och dess utrustning.

Roman Komarov, biträdande chef för avdelningen för tekniska system på ITSK, utvecklingschef på SUPRID:

Efter många års utvärdering av nyttan av projektet och preliminär utveckling implementerades pilotsystemet på kort tid. Implementeringen av SUPRID gjorde det möjligt för företaget att få ett verktyg för att hantera tekniska data för oljeraffineringsanläggningar. Nästa globala steg, som vi gradvis kommer att närma oss, är bildandet av en digital informationsmodell för oljeraffinaderiet.

Hittills har mer än 80 000 dokument redan laddats upp till det elektroniska arkivet SUPRID. Systemet möjliggör en positionssökning efter aktuell information om alla typer av utrustning, vilket ger användaren omfattande information om varje position, inklusive specifikationer, övergripande dimensioner, materialdesign, design och driftsparametrar, etc. "SUPRID" gör det möjligt att se vilken del av installationen som helst i en tredimensionell modell eller på ett tekniskt diagram, öppna skannade kopior av dokument relaterade till denna position: arbetsdokumentation, verkställande eller operativ dokumentation (pass, handlingar, ritningar, etc. ).

Denna variation minskar avsevärt tiden för att få tillgång till aktuell information och dess tolkning, och gör att du kan undvika misstag under återuppbyggnaden och teknisk omutrustning av en anläggning och byte av föråldrad utrustning. "SUPRID" hjälper till att analysera driften av installationen och dess utrustning vid bedömning av driftseffektiviteten, underlättar förberedelserna av förändringar i tekniska föreskrifter, utredningen av fel, funktionsfel, olyckor vid anläggningen, utbildning och utbildning av driftpersonal.

"SUPRID" är integrerad med andra informationssystem BLPS och bildar en enhetlig informationsmiljö för ingenjörsdata, som bland annat ska bli grunden för det innovativa Unit Performance Management Center. Samband med program som KSU NSI ( företagssystem hantering av regulatorisk och referensinformation), SAP TORO (underhåll och reparation av utrustning), MS PSD (design and estimate documentation management system) "TrackDoc", Meridium APM, bildar ett unikt integrerat system för att automatisera processerna för att hantera produktionstillgångar i en oljeraffinaderi, vilket gör det möjligt att öka den ekonomiska effekten av deras delning för företaget.

Projekteffektivitet

På relativt kort tid lyckades Gazprom Neft IT-specialister inte bara bemästra krångligheterna i SPO-plattformen som det tekniska datahanteringssystemet är byggt på, utan också att skapa en helt ny infrastruktur för företaget, utveckla en uppsättning regleringar dokumenterar och i slutändan utveckla ett kvalitativt nytt tillvägagångssätt för konstruktion av oljeraffineringsanläggningar.

Redan i ett tidigt skede av projektet blev det uppenbart att systemet skulle efterfrågas av anläggningens drifttjänster och kapitalbyggnadstjänster. Det räcker med att säga att användningen sparar upp till 30 % av arbetstiden vid sökning och bearbetning teknisk information för vilket föremål som helst. När “SUPRID” integreras med system för regulatorisk och referensinformation, utrustningsunderhåll och reparation, design och uppskattningsdokumentation och annat, blir aktuell teknisk data tillgänglig för snabbt och högkvalitativt underhåll av processutrustning. Systemets kapacitet gör det också möjligt att skapa en simulator för drifttjänster, vilket utan tvekan kommer att öka utbildningsnivån för deras specialister. För byggnadsavdelningar för raffinaderi kommer systemet att bli ett designverktyg vid små och medelstora reparationer. Detta tillvägagångssätt förenklar avsevärt övervakningen av återuppbyggnaden av industrianläggningar och förbättrar kvaliteten på reparationer.

Det förväntas att de investeringar som gjorts i implementeringen av SUPRID kommer att löna sig inom cirka 3-4 år. Detta kommer att vara möjligt på grund av en minskning av designtiden, en tidigare överföring av installationer från idrifttagningsstadiet till industriell drift och som ett resultat en ökning av volymen av producerade färdiga produkter. En annan betydande fördel är accelerationen av förberedelserna och genomförandet av underhållsarbeten och återuppbyggnaden och moderniseringen av installationer genom att minska den tid som krävs för raffinaderidriftstjänster för att kontrollera ny designdokumentation och snabb upptäckt av brister och fel i konstruktions- och byggentreprenörers arbete .

Implementeringsprogrammet för SUPRID är utformat för perioden fram till 2020. Den kommer att användas för att ”digitalisera” både befintliga installationer och byggande av nya anläggningar. För närvarande förbereder specialister sig på att replikera systemet vid raffinaderiet i Moskva.

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

Kanske, alla som såg Terminator-filmerna eller The Matrix undrade när artificiell intelligens kommer att bli en del av vårt dagliga liv, och om människor och robotar kommer att kunna samexistera i fred och harmoni. Den här framtiden är mycket närmare än du tror. Idag kommer vi att berätta om en teknik som kallas "digitala tvillingar", som redan används flitigt i industrin och kanske snart kommer att bli en del av vår vardag.

Vilka är digitala tvillingar?

Det är ett misstag att tro att termen "digitala tvillingar" syftar på robotar och artificiell intelligens i skepnad av någon slags humanoid varelse. Termen i sig tillämpas för närvarande mest på industriell produktion. Begreppet "digitala tvillingar" dök upp första gången 2003. Termen kom i bruk efter publiceringen av en artikel av Michael Greaves, professor och biträdande chef för Center for Lifecycle Management and Innovation vid Florida Institute of Technology, "Digital Twins: Manufacturing Excellence Based on a Virtual Prototype Factory." Själva konceptet uppfanns av en NASA-ingenjör som var en kollega till professorn.

1971yes/bigstock.com

I sin kärna är "digitala tvillingar" ett koncept som kombinerar artificiell intelligens, datorinlärning och programvara med speciell data för att skapa levande digitala modeller. Dessa "digitala tvillingar" uppdateras ständigt när de fysiska prototyperna förändras.

Var får digitala tvillingar sin data för självuppdatering?

Den digitala kopian, som det anstår artificiell intelligens, lär sig hela tiden och förbättrar sig själv. För detta ändamål använder en digital tvilling kunskap från människor, andra liknande maskiner och de större system och miljö som den är en del av.

Michael Greaves föreslog sina tre krav som "digitala tvillingar" måste uppfylla. Den första är överensstämmelse med utseendet på det ursprungliga objektet. Du måste förstå att liknande utseende– detta är inte bara hela bilden, utan också överensstämmelsen mellan enskilda delar och den verkliga "tvillingen". Det andra kravet är relaterat till dubblens beteende under testning. Det sista och svåraste är informationen som tas emot från artificiell intelligens om fördelarna och nackdelarna med en riktig produkt.

1971yes/bigstock.com

Som Michael Greaves påpekar, när digitala kopior introducerades, ansågs till och med kriteriet om ytlig likhet vara svårt att uppnå. Idag, så snart en digital tvilling är identisk i de första parametrarna, kan den redan användas för att lösa praktiska problem.

Varför behöver vi digitala tvillingar?

Digitala kopior skapas för att optimera prestandan hos fysiska prototyper, hela system och produktionsprocesser.

Enligt Colin J. Parris, Ph.D., vice vd för mjukvaruforskning vid GE Global Research Center, är digitala tvillingar en hybridmodell (både fysisk och digital) som skapas specifikt för specifika affärsändamål, t.ex. förutsäga misslyckanden, minska underhållet kostnader, förhindra oplanerade avbrott.

1971yes/bigstock.com

Colin J. Parris säger att när vi talar om "digitala tvillingar" fungerar detta system i tre steg: se, tänka och göra. "Se"-stadiet handlar om att få information om situationen. Det finns två typer av information: driftsdata (t.ex. kokpunkt) och miljödata. Nästa steg, som Colin J. Parris konventionellt kallade "tänka", beror på att den "digitala tvillingen" i detta skede kan ge alternativ för olika önskemål om hur man bäst agerar i en given situation eller vilka alternativ som är att föredra för affärsändamål. Artificiell intelligens använder för analys, till exempel, historisk information, intäkts- och kostnadsprognoser och ger flera alternativ som baseras på risker och förtroendet för att dessa förslag kan minska dem. Det sista steget - "göra" - är direkt relaterat till genomförandet av vad som behöver göras.

1971yes/bigstock.com

Med hjälp av "digitala tvillingar" t.ex. kan se inifrån problemet med ett fysiskt föremål.

I produktionen behöver vi inte längre se till exempel hela turbinen framför oss för att upptäcka ett hål. Digital tvillingteknik gör att du kan se problemet i realtid med hjälp av datorvisualisering.

Enligt Zvi Feuer, executive vice president för mjukvaruutveckling på Siemens, är den digitala tvillingen en PLM-lösning på väg mot Industry 4.0.

Vilka typer av "digitala tvillingar" finns redan?

Som vi sa tidigare används "digitala tvillingar" aktivt i industrin: deltvillingar (som är byggda för en specifik produktionsdel), produkttvillingar (relaterade till lanseringen av en produkt, deras huvudsakliga mål är att minska underhållskostnaderna) , processtvillingar ( deras syfte kan till exempel vara att öka livslängden), systemtvillingar (optimering av hela systemet som helhet).

1971yes/bigstock.com

Enligt den högteknologiska forsknings- och konsultbyrån Gartner kommer hundratals miljoner "digitala tvillingar" snart att ersätta mänskligt arbete. Vissa företag använder redan detta. Det är inte nödvändigt att ha en anställd i personalen som skulle diagnostisera produktionsproblem. I realtid, med hjälp av "digitala tvillingar", kan du ta emot all nödvändig data och vara redo att reparera utrustning i förväg.

Hur är det med personens "digitala tvilling"?

chagpg/bigstock.com

För den som vill ha en Terminator-vän som tänker som du, hjälper till i allt, är en bror och en vän, har vi goda nyheter. Enligt futuristen och teknologen John Smith är en sådan framtid redan nära. Han tror att det inom en snar framtid kommer att finnas så kallade mjukvaruagenter som i förväg kommer att förutsäga önskemålen och beteendet hos sin riktiga kopia och kommer att utföra vissa åtgärder för sin mänskliga motsvarighet.

Den "Digitala tvillingen" kommer att kunna göra inköp, fatta affärsbeslut, engagera sig i sociala aktiviteter - i allmänhet kommer vi att kunna göra allt som vi ibland inte har tillräckligt med tid för.

Vi kommer också att kunna överföra allt rutinarbete till vår dubbel. Dessutom, enligt John Smith, kommer våra digitala kloner att känna till våra intressen, preferenser, politiska åsikter och, vid behov, kunna försvara dem, eftersom de kommer att ha ett mer komplett historiskt sammanhang och se den moderna bilden av världen som en hel. Och till och med en känsla av medkänsla. Till exempel kommer en "digital tvilling" att visa tillgivenhet mot oss, eftersom den kommer att kunna gissa vårt känslomässiga tillstånd.

Allt det här låter som ett utopiskt filmmanus. Jag känner att något är fel. Vilka är nackdelarna med "digitala tvillingar"?

Nackdelarna med digitala tvillingar är uppenbara. Först och främst uppstår frågan om vår säkerhet. Digitala kloner kommer att använda alla möjliga resurser för att komplettera information om oss. Det här är algoritmerna som samlar in data från konton sociala nätverk, och vår personliga korrespondens, och alla dokument och filer som på ett eller annat sätt berör oss. Naturligtvis kan detta inte annat än vara alarmerande: som vi redan har upptäckt kan "digitala tvillingar" ständigt uppdateras och förbättras. Därför bör en av de primära uppgifterna vara att skapa en rättslig ram för att fastställa "tillåtlighetsgränserna" för artificiell intelligens.

chagpg/bigstock.com

Få dock inte panik över detta. Ta John Smith som ett exempel: han är fortfarande optimistisk och tror att "digitala tvillingar" inte kommer att ersätta mänskligheten. De kommer helt enkelt att bli olika versioner av människor som fredligt kan samexistera med oss.

Om du hittar ett fel, markera en text och klicka Ctrl+Enter.

23 juni 2017 Skapande av en 3D Digital Twin inkluderad i listan standardfunktionalitet Winnum® - plattformar för det industriella Internet of things. Med Winnum® är det nu lika enkelt att skapa 3D Digital Twins som att ansluta sensorer.

"Digital tvilling" är en datorrepresentation av en specifik fysisk produkt, produktgrupp, mekanisk eller teknisk process, som fullständigt upprepar allt som dess fysiska prototyp gör, utgående från rörelser och kinematik, och slutar med en representation av dess fysiska miljö och ström. driftsförhållanden, inklusive rörelsevätskor och gaser. En digital tvilling fungerar som en mellanhand mellan en fysisk produkt och viktig information om den, såsom drift- eller underhållsdata. Nu, med hjälp av Winnum, en fullfjädrad Respons baserat på att samla in data från den verkliga världen och överföra dessa data till den digitala världen.

Vad är 3D Digital tvilling?

En tredimensionell digital tvilling är en datorgenererad 3D-representation av en specifik fysisk produkt, produktgrupp, mekanisk eller teknisk process, som inte bara inkluderar tredimensionell geometri, tekniska egenskaper och aktuella driftsparametrar, utan även andra viktig information- miljö och driftsförhållanden, tekniskt tillstånd och drifttid, interaktion med andra objekt, prediktiv analysdata, inklusive prognosfel och misslyckanden. En digital tvilling kan vara både förenklad och mycket detaljerad och spegla ett brett utbud av olika egenskaper både själva produkten och de tekniska processerna och produktionsprocesserna.

Närvaron av en tredimensionell digital tvilling hjälper till att organisera anslutningen av produkten med de föremål som är anslutna till den, programvara ansvarig för produkthantering, uppföljning av drifttillstånd och driftprocess m.m. En 3D Digital Twin är särskilt värdefull när den mest exakt återspeglar det faktiska tillståndet och prestandaegenskaperna hos sin fysiska motsvarighet. Oavsett hur noggranna, detaljerade och välutvecklade åtgärderna är i stadierna av design, modellering och förproduktion, i det verkliga livet, som regel, fortskrider processerna lite annorlunda och det är den digitala tvillingen som kan fungera som en brygga till nödvändig information om den faktiska driften av produkter. Denna informationen kan användas på olika sätt, till exempel för att bedöma flaskhalsar, förbättrings- och förändringsmöjligheter, bekräfta genomförbarheten av förändringar m.m. Dessutom, eftersom Digital Twin är ett tredimensionellt objekt, är det mycket tydligare att arbeta med det för en person än att arbeta med några tabeller eller grafer. En 3D Digital Twin låter dig titta in i ett verkligt fysiskt föremål medan det är igång, utan att behöva stoppa utrustningen eller öppna paneler som blockerar åtkomst till delar som kräver inspektion.

Winnums unika funktionalitet gör att våra kunder kan skapa och hantera 3D digitala tvillingar, koppla information som kommer från fysiska objekt och verkliga processer med information som skapas i olika system datorstödd design (CAD). Winnum stöder laddning av 3D CAD-modeller i neutrala format som STL, VRML och OBJ, med direktladdning tillgänglig för Blender och Collada. Förekomsten av färdiga 3D-bibliotek med robotar, utrustning, sensorer och andra geometriska objekt påskyndar och förenklar processen att skapa Digitala tvillingar ytterligare, även för de företag som inte kan skryta med att ha helt digitaliserade produkter i 3D-form.

3D-scener och smarta digitala tvillingar (Smart Digital Twin)

Varje digital tvilling motsvarar en specifik instans av produkten. Det vill säga, om ett företag använder 100 stycken utrustning eller producerar hundratusentals produkter, så finns det för varje utrustning/produkt en egen Digital Twin. Winnums unika Big Data-kapacitet hjälper dig att arbeta med så många digitala tvillingar för att lösa vardagliga problem och tillhandahålla hög prestanda system oavsett antal.

3D-scener används för att kombinera digitala tvillingar och få insikt i deras övergripande prestanda och prestanda, vanliga miljöavvikelser, etc. Winnums 3D-scener är inte bara 3D-miljöer, vilket är vanligt i CAD-system. 3D-scener i Winnum är möjligheten att skapa en fullfjädrad 3D-värld med ett brett utbud av verktyg för att arbeta med ljuskällor (inklusive Raytracing, spegelbilder, dimma, intensitet, transparens), texturer (inklusive dynamiska texturer med videoström), anpassade kameror och interaktionsmekanismer tredimensionella föremål(välja ett objekt, klicka på ett objekt, överföra en kontrollåtgärd).

Alla åtgärder i en 3D-scen och alla verktyg för att arbeta med en 3D Digital Twin är endast tillgängliga i webbläsaren.

Om företagSignum

Signum (SIGNUM) är en global leverantör av lösningar för Industrial Internet of Things (IIoT). Företagets lösningar hjälper till att förändra processerna för att skapa, driva och underhålla produkter med hjälp av Industrial Internet of Things (IIoT)-teknologier. Nästa generations Winnum™-plattform ger företag de verktyg de behöver för att samla in, analysera och generera ytterligare värde från de stora datamängder som genereras av ansluten data. datornätverk styrenheter, sensorer, produkter och system.