Éra transformátorů: „digitální dvojčata“ jsou již tady. Apparat – Časopis o nové společnosti Digitální dvojče

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. Vzniká tak virtuální kopie fyzického světa.

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. Nicméně na dlouhou dobu Hlavním médiem pro záznam inženýrských nápadů zůstal papír a pracovním prostorem byla rovina.

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 rozmístit a navrhnout průmyslová zařízení v objemové formě, s ohledem na všechna omezení a požadavky výrobního procesu, stejně jako požadavky průmyslová bezpečnost

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 použitím takových systémů 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. Jedná se o novou úroveň vlastnictví průmyslového zařízení, na které mohou zaměstnanci získat jakékoli informace potřebné k rozhodnutí nebo provedení úkolu v co nejkratší dobu 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 moderního systému správy inženýrských dat at nejnovější platforma Smart Plant for Owners/Operators (SPO) realizují specialisté z oddělení řídicích systémů jednotky logistiky, zpracování a prodeje a také dceřiné společnosti 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 Sergej Shmidt, vedoucí jednotky 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 informace aktualizujte v následujících fázích – výstavba, provoz, rekonstrukce, zobrazení Současný stav objekt.

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. Tvorba provozního informačního modelu je završena propojením as-built dokumentace a 2D a 3D „as built“ modelů, které poskytují možnost získat podrobné informace o vlastnostech a technických vlastnostech jakéhokoli zařízení nebo jeho prvků ve fázi provozu. 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 dalšími informačními systémy BLPS a tvoří jednotné informační prostředí pro inženýrská data, která se mimo jiné stane základem pro inovativní Unit Performance Management Center. Vzájemné propojení s programy jako KSU NSI (systém řízení firemních referenčních informací), SAP TORO (údržba a opravy zařízení), SU PSD (systém řízení dokumentace návrhu a odhadů) TrackDoc, Meridium APM tvoří jedinečný integrovaný systém automatizace procesů pro řízení výroby aktiv ropné rafinérie, což umožňuje zvýšit jejich ekonomický efekt sdílení Pro firmu.

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. Při integraci „SUPRID“ s regulačními a referenčními informačními systémy, Údržba a opravy zařízení, odhady návrhu a další relevantní technická data jsou k dispozici 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

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 ve svém digitalizačním místě, aniž by čekal na příjezd stroje na výrobu dílů, získal svůj virtuální obraz, připojil k němu virtuální roboty a bez plýtvání časem začal 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. Pozornost hostů konference přitahovaly kromě reportáží také demo stánky s praktické příklady implementace principů digitalizace do reality systémů řízení procesů průmyslových podniků v Rusku. Zvláštní pozornost byla na konferenci věnována problematice informační bezpečnost moderní systémy automatizace. Seznámení se současnými trendy rozvoje podniků v rámci konceptu Průmysl 4.0 se podle odborníků může stát doplňkovým nástrojem v procesu zvyšování konkurenceschopnosti v éře Průmyslu 4.0.

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 takové technologii, jako je „ digitální dvojčata“, který je již široce používán 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 používá 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– „udělat“ – 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 problémy ve výrobě. 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 dojde k tzv softwaroví agenti, kteří předem předpovídají přání a chování své skutečné kopie a pro svého lidského dvojníka provede 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.

Z webu redakce: Koncem května se v Moskvě konalo fórum Siemens PLM Connection, jehož hlavními tématy bylo vytvoření digitálního dvojčete, 3D tisk, internet věcí a zvýšení konkurenceschopnosti ruských produktů.

Všimněte si, že termín digitální dvojče se v ruskojazyčných publikacích překládá jako „digitální dvojče“ i „digitální dvojče“.

Sál sotva pojal všechny

Pět kroků k vybudování digitálního podniku

„Jakmile tyto procesy vytvoříte a optimalizujete, můžete je integrovat, propojit své dodavatele a mít jeden holistický přístup k budování vašeho podnikání. Navíc poskytne příležitost vytvořit digitální dvojče vašeho podniku, které vám umožní simulovat jeho provoz, abyste mohli proaktivně identifikovat úzká místa, například tam, kde vznikají přebytky nebo kde se očekávají zpoždění,“ řekl Jean Luca Sacco, ředitel marketingu společnosti Siemens PLM Software v regionu EMEA. – Zní to jako sci-fi, ale už je to docela proveditelné. Stačí udělat pět kroků a digitální dvojče může vaší společnosti pomoci.“

První krok, vývoj produktu, ilustroval Jean Luca Sacco na reálném příkladu jednoho z produktů vytvořených samotným Siemensem, s maximálním opětovným využitím jeho předchozích generací a zohledněním následného ověření bez vytvoření fyzického prototypu všech jeho vlastností, včetně ohřevu, chlazení a ochrany proti elektromagnetickým vlivům . „Naší specialitou je vývoj produktů založených na systematickém přístupu založeném na informačně bohatém digitálním dvojčeti produktu, který je uložen v prostředí spolupráce Teamcenter, takže k němu mají přístup všichni účastníci vývoje,“ řekl.

Druhý krok, vývoj výrobní technologie, zahrnuje modelování nikoli samotného výrobku, ale výrobních operací. „Pomocí systému Plant Simulation simulujeme všechny výrobní operace před vytvořením pracoviště, abychom mohli předem předvídat všechny potíže. Navíc to platí nejen pro jedno pracoviště, ale pro celý závod jako celek. To umožní optimalizovat materiálové toky, spotřebu energie a simulovat výrobní procesy dlouho před zahájením investice do výstavby dílny,“ uvedl Jean Luca Sacco a představil příklad, jak lze model využít, aby se zabránilo nebezpečnému zakřivení dělníkovy páteře při montáži.

Třetí krok, příprava a spuštění výroby, zahrnuje využití dalšího digitálního dvojčete, tentokrát pro technické procesy a zařízení. Podle Jeana Luca Sacca je Siemens jedinou společností na světě, která může nabídnout integrovaný systém počítačového inženýrství, který umožňuje vytvoření kompletního digitálního dvojčete, včetně všech oborů, jako je mechanika, elektrotechnika a software, aby bylo možné vše otestovat před zahájením výroby. Zdůraznil důležitost integrace všech složek takového dvojníka: „V životě je přece všechno propojené. Navrhujeme produkt, na tomto základě vyvíjíme proces a vlastnosti technického procesu kladou požadavky na vývoj produktu.“

Čtvrtý krok, výroba produktu, je rovněž realizován pomocí digitálního dvojčete. Bez ní totiž nelze vytvořit reálný pracovní harmonogram, aby se například zjišťovaly časové ztráty a optimalizovaly výrobní procesy. Tradičně to vyžadovalo velké množství papírové návody, které byly neúčinné a náchylné k chybám, umožňuje digitální modelování vytvořit ideální sadu návodů pro výrobu a montáž výrobku. Jean Luca Sacco vysvětlil, že takové řešení je komplexní, pokrývá všechny zdroje podniku, jako jsou lidé, materiály, zařízení, stroje, a s pomocí digitálního dvojčete umožňuje řídit výrobu. Elektronické informace v daném okamžiku předána operátorovi. když ji potřebuje. Na pracovišti může využívat technologii rozšířené reality a lépe porozumět tomu, co potřebuje s příchozím obrobkem udělat, a tím minimalizovat chyby při montáži. Ale i když se vyskytnou chyby, srovnání skutečného produktu s jeho digitálním dvojčetem je odstraní. „Tento přístup odstraňuje stěny, které vždy existovaly mezi designéry a dělníky, a umožňuje tak výrazně zlepšit kvalitu produktů,“ řekl Jean Luca Sacco.

Pátá fáze, údržba, bude efektivnější, pokud použijete řešení, které vám umožní shromažďovat a analyzovat informace, které produkt generuje během svého provozu.

K implementaci těchto pěti kroků nabízí Siemens softwarovou sadu Digital Enterprise, včetně Teamcenter, NX, Tecnomatix a dalších, která zohledňuje procesy výrobního řetězce pro různá odvětví. Podle Jeana Lucy Sacca toto řešení ukazuje stav produktu ve všech fázích – od prvotního nápadu až po použití spotřebitelem, to vše v jediném prostředí. Zároveň v každé fázi lidé využívají práci svých kolegů a těží z toho, že mají data nejen o aktuální fázi, ale i o všech předchozích a následujících.

ruské reálie

Přes všechny potíže naše společnosti vytvářejí komplexní inovativní produkty, řešící problémy, které dosud nebyly vyřešeny. Jako příklad uvedl Viktor Bespalov několik událostí. Při vytváření nového dopravního letounu Il-76 byl tedy postaven digitální model a singl informační prostor, zastřešující mateřskou organizaci - Design Bureau pojmenovanou po. Iljušin a dodavatelé.

Při vývoji nového traktoru KamAZ-5490 bylo před zahájením výroby provedeno modelování téměř všech montážních procesů, což odpovídá koncepci Siemens, a při vytváření nového motoru PD-14, který je nyní testován, jeho plně digitální byl vyvinut model, který se používá nejen ve výrobě, ale i v technologických službách.

Viktor Bespalov zároveň zdůraznil, že ruské podniky musí vyřešit mnoho problémů. Tradiční způsoby rozkladu produktů tak vzhledem ke zvyšující se složitosti produktů přestávají fungovat. Řízení požadavků a soulad s certifikačními standardy proto musí být řešeny v nejranějších fázích.

Provádění změn během vývoje i mimo něj zůstává výzvou. Využití digitálního modelování a různé metody Výpočet, složitost tohoto úkolu však naznačuje, že je stále na čem pracovat. S interakcí mezi PLM a ERP jsou spojeny problémy se správou zdrojů.

Victor Bespalov: „Navzdory všem potížím většina našich ruských zákazníků
plánuje rozšířit používání produktů Siemens PLM Software.“

Existují také národní problémy. Naše společnosti nepůsobí pouze lokálně, vstupují na globální trhy, jak to jinak nejde. Viktor Bespalov citoval údaje získané od jednoho ruského leteckého holdingu a jeho zahraničních konkurentů, z nichž vyplývá, že naše společnost věnuje dolaďování výroby téměř dvakrát více času než oni. Podle jeho názoru jde o alarmující signál, že západní společnosti uvádějí produkty na trh mnohem rychleji, a Ruští výrobci je nutné se snažit tyto ztráty snižovat.

K tomu musí naše společnosti používat technologie, které je činí konkurenceschopnými. Viktor Bespalov se v tomto ohledu domnívá, že je nutné pečlivě zvážit výběr technologií: „Kategoricky nesouhlasím s prohlášeními některých ruských vývojářů, která se v poslední době objevila v souvislosti s politikou substituce dovozu, která zdůrazňují, že ruské PLM systémy jsou 80 % splňují požadavky našich podniků. Co dělat se zbývajícími 20%? Jak budou naše tuzemské firmy schopny v takové situaci konkurovat? Jak jednat s globálními hráči, kteří jsou již vybaveni moderními technologiemi?

Viktor Bespalov jako odpověď na tyto řečnické otázky uvedl výsledky průzkumu mezi ruskými zákazníky, které ukazují. že přes všechny potíže většina z nich plánuje rozšíření využití produktů Siemens PLM Software.

Důležitou roli v tom zřejmě hraje pozornost, kterou ruská kancelář věnuje požadavkům zákazníků. Navíc se dnes už nebavíme o návrhu výkresů, ale o funkčních požadavcích. Na poslední konferenci bylo zmíněno zohlednění požadavků po nich pojmenovaného Design Bureau. Sukhoi a ASTC pojmenované po. Antonov v CAD systému NX.

Tato práce pokračuje u dalších produktů, zejména byla posílena integrace CNC systému Sinumetrik a NX CAM, aby se spojil skutečný a virtuální svět, byla vylepšena integrace NX a Fibersim pro letecké programy, systém Product Cost Management byl vylepšen byly přizpůsobeny ruským metodologiím kalkulace nákladů a byly integrovány systémy Teamcenter a Test Laboratoř pro komplexní proces ověřování požadavků.

Toto téma znepokojuje ruské uživatele. Takže Michael Rebruch, ředitel vývoje NX, dostal od publika otázku, jak můžete své problémy sdělit vývojářům NX a ovlivnit vývoj. Na to odpověděl, že společnost nadále spolupracuje se zákazníky v Rusku, naslouchá jejich přáním a bere je v úvahu: „Je pro nás důležité pochopit, jak pracují, kde mají potíže, a pak se pokusíme pomoci. “ Viktor Bespalov za sebe slíbil, že ihned po fóru bude pokračovat ve spolupráci se zákazníky na definování požadavků a vytvoření plánu, jak je splnit v budoucích verzích produktů.

Pozornost je věnována i tématu tvorby prototypu standardního řešení. „PLM není levná technologie, takže zákazníci mají zájem rychle získat hodnotu. V tomto ohledu se v posledních čtyřech letech naše úsilí soustředilo na zkrácení doby implementace,“ řekl Viktor Bespalov.

Již byly vytvořeny speciální předkonfigurované datové modely, šablony NX pro podporu unifikovaných úložných systémů, šablony pro procesy řízení změn, knihovny pro standardní díly, materiály, technologické prostředky atd., byla vyvinuta metodika rychlý oběd do provozu. Podle odhadů společnosti Siemens a údajů z pilotních projektů lze dobu implementace zkrátit na polovinu, protože je pokryto téměř 80 % práce standartní řešení a pouze 20–30 % připadá na zohlednění specifik zákazníka.

Kromě toho v rámci implementace průmyslového přístupu oznámeného před několika lety společnost Siemens v Rusku propaguje sadu průmyslově předkonfigurovaných řešení Catalyst, která zahrnuje osvědčené postupy a základní procesy pro různá průmyslová odvětví, jako je stavba lodí, automobilový průmysl, strojírenství. strojírenství, elektronika, energetika atd. Podle Victora Bespalova tato řešení umožňují zavádět nová řešení do stávajících procesů tak, aby se zmenšila propast mezi pokročilými technologiemi a tím, co podnik skutečně používá.

Prezentace ruských zákazníků ukázaly, jak implementujeme uvedené technologie Siemens. Vasily Skvorchuk, vedoucí oddělení IT společnosti Ural Locomotives LLC, tedy řekl, že při zahájení nové výroby elektrických vlaků Lastochka bylo rozhodnuto vytvořit komplexní automatizační systém v podniku, včetně Teamcenter, NX CAD/CAM/CAE od Siemens, ruský běloruský ERP systém Omega (rusko-běloruský) a „1C: Manufacturing Enterprise Management“.

Vasily Skvorchuk: „Nyní v integrované podnikový systém zaměstnává asi 1100 lidí“

Ural Locomotives LLC, společný podnik se společností Siemens, byl založen v roce 2010. „Od té chvíle začal v našem závodě rychlý vývoj informační technologie“, řekl Vasilij Skvorchuk a dodal, že nyní v integrovaném podnikovém systému pracuje asi 1100 lidí a vedení může sledovat průběh prací na manažerském panelu, který dostává všechny základní informace. Díky tomuto systému mají všechna oddělení přístup k jedinému zdroji aktuálních informací nezbytných pro výrobu vysoce kvalitního vybavení pro Lastochku.

Pro díly zpracovávané na CNC stroji firma plánuje využít trojrozměrný elektronický model výrobku. Pilotní projekt již proběhl.

Přechod na elektronický prototyp produktu probíhá také v Ulan-Ude Aviation Plant, který vyvíjí a vyrábí vrtulníky Mi-8. Ředitel IT závodu Maxim Lobanov hovořil o dvou projektech organizace digitálního procesu technologické přípravy výroby na základě původní projektové dokumentace v podobě elektronického layoutu.

Nejprve byl pro nový model vrtulníku realizován projekt „End Beam“, při kterém bylo vytvořeno zařízení a samotný nosník, a poté projekt „Cargo Floor“, vyrobený výhradně bezpapírovou technologií. V rámci tohoto projektu byl zpřesněn proces montáže nástrojů, což umožnilo zvýšit přesnost montáže a zkrátit čas.

Podle Maxima Lobanova v souvislosti s přechodem na bezpapírové technologie vznikla potřeba integrovat PLM systém Teamcenter s plánovacím systémem používaným v závodě a vytvořit moderní informační systém přinést digitální uspořádání na každé pracoviště.

Zahraniční příklady

„Produkce a servis jsou zajímavou kombinací, pro maximální efekt je potřeba tyto prvky spojit. V provozu máme asi půl milionu kusů zařízení a digitalizace je zde velmi důležitá,“ vysvětlil Matti Leto, ředitel Product & Engineering Process ve společnosti Konecranes.

Řekl, že proces byl nejprve definován a poté se začalo hledat řešení, které by tyto procesy podpořilo, aby systémy dobře fungovaly i do budoucna po mnoho dalších let. Byl sestaven seznam platforem včetně ERP, CRM atd., ale za nejdůležitější z hlediska dlouhodobé udržitelnosti považuje společnost PLM systém, protože obsahuje informace o produktech. Volba padla na Teamcenter.

V tuto chvíli jsou některé systémy implementovány, zbytek se zavádí. Mezitím Konecranes posouvá na další úroveň digitalizace pomocí technologie IoT k automatizaci údržby zařízení a optimalizaci dalších procesů. Za tímto účelem byl vytvořen portál pro výměnu informací mezi společností, partnery a zákazníky.

Projekt internetu věcí ve společnosti Konecranes úspěšně začíná. K síti je připojeno více než 10 tisíc zařízení. „Systém PLM výrazně zvyšuje hodnotu internetu věcí, protože Produktová data spolu s daty z monitorování zařízení vám umožňují rychle činit informovaná rozhodnutí,“ podělil se o své zkušenosti Matti Leto. "Věříme, že internet věcí je nový obchodní model, který je budoucností."

Digitální dvojče jako základ budoucí výroby

„Vytvoření digitálního dvojčete pro řízení životního cyklu celého výrobního systému umožňuje podnikům dosáhnout nové úrovně inovací,“ řekl Robert Meschel, vrchní ředitel strategie Siemens PLM Software pro Manufacturing Engineering Software, a řekl, že jednáním tímto směrem společnost rozvíjí oblasti výrobního inženýrství a digitální výroby. „Několik nových produktů, na kterých nyní pracujeme, překlenuje propast mezi designem a výrobou,“ řekl Robert Meschel.

Kromě toho se stále více využívá robotů, kteří jsou nyní mnohem flexibilnější než dříve. 3D tisk, který byl donedávna považován za vhodný pouze pro prototypování, se začíná uplatňovat v reálné výrobě. Jako důkaz uvedl Robert Meschel konkrétní příklady z leteckého průmyslu, stavby lodí, strojírenství a automobilového průmyslu, které ukazují, že to přináší radikální zrychlení: „Aktualizujeme naše produkty, abychom zákazníkům poskytli příležitost používat tuto technologii.“

Dalším slibným pokročilým přístupem je virtuální uvedení do provozu pomocí integrovaného hardwarového a softwarového balíčku. To vše podle Roberta Meschela naznačuje, že základem budoucí výroby bude simulace reality a důležitým předpokladem k tomu je digitální dvojče – model s vysokou mírou detailů.

Je také důležité, že použití digitálního dvojčete umožňuje integrovat výpočty a testy v plném rozsahu, stejně jako modely a data. Podle Woutera Dehandschuttera, technického ředitele produktu společnosti Siemens PLM Software, je zde výzvou maximálně využít informace vytvořené v různých fázích a propojit je dohromady, ale nyní existuje řada fází, ve kterých jsou technické informace vytvářeny izolovaně. .

Wouter Dehandschutter: „Použití digitálního dvojčete umožňuje integraci výpočtů a testování v plném rozsahu“

Ukázal, že tento problém lze vyřešit pomocí digitálního dvojčete, analyzováním produktu v nejranějších fázích pomocí virtuálního testování, ovládáním dvojčete a zvýšením jeho úrovně detailů a přesnosti, takže testování v plném rozsahu se zaměřuje spíše na splnění požadavků než na hledání řešení.

Jako příklad uvedl Wouter Dehandschutter společnost Irkut Corporation, která tento přístup uplatnila při navrhování letounu MC-21 s využitím produktů LMS Imagin.Lab a LMS Amesim pro výpočet chování systému. Zároveň byly modelovány nejen jednotlivé díly, ale celková souhra systémů, což umožnilo ve fázi návrhu prověřit, jak se bude celé letadlo chovat, a podle Irkuta omezit tvorbu nejsložitějších modelů pětkrát ve srovnání s dříve používaným řešením.

Co je nového v NX 11

Jeden nový produkt je však již k dispozici. Je to zdarma mobilní aplikace Catchbook určený pro vývoj. „Nakreslením skici od ruky na tabletu, jejíž výsledek se převede na geometrii, můžeme přidávat kóty a řídit umístění skic. Můžete také pořídit fotografii pomocí mobilního telefonu a pomocí tohoto systému prozkoumat možnosti tohoto projektu,“ vysvětlil Michael Rebruch.

Michael Rebruch hovoří o tom, co je nového v NX 11

Coming with NX 11 je nový produkt Converging Model, který umožňuje kombinovat přesnou geometrii a buněčnou reprezentaci založenou na hranách v jediném modelu. Podle Michaela Rebrucha zákazníci, kteří se s ním již setkali, říkají, že změnil způsob práce, takže tento model lze použít při navrhování, testování a nových metodách, jako je 3D tisk a hybridní výroba.

NX 11 bude také obsahovat nové řešení Lightworks Iray+, založené na technologii Iray společnosti Nvidia, které je navrženo pro vytváření fotorealistických snímků a obsahuje knihovnu materiálů a scén.

NX 11 vám navíc umožní skenovat, načítat a pracovat s masivními mračny bodů stejně jako ve skutečném světě a navrhovat je v kontextu vašeho fyzického prostředí.

K dispozici bude NX 11.01 nová technologie optimalizace topologie, určená pro vytváření povrchů složitých tvarů, optimalizaci tvaru, hmotnosti, použitých materiálů, rozměrů a topologie konstrukcí při zachování funkčnosti součásti. Očekává se, že to zlepší interoperabilitu s aditivní výrobou. -->

23. června 2017 Vytvoření 3D digitálního dvojčete ( Digitální dvojče) je součástí seznamu standardních funkcí 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 popř technologický postup, který kompletně opakuje vše, co jeho fyzikální prototyp dělá, počínaje pohyby a kinematikou a konče reprezentací svého fyzikálního prostředí a aktuálních provozních podmínek, včetně pohybu kapaliny a plynu. Digitální dvojče funguje jako prostředník mezi fyzickým produktem a důležitými informacemi o něm, jako jsou data o provozu nebo údržbě. Nyní, s pomocí Winnum, je realizována plná zpětná vazba pro jakékoli produkční systémy 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 buď zjednodušené, nebo velmi podrobné a odrážet širokou škálu různých charakteristik jak samotného produktu, tak technologických a výrobních procesů.

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 kombinací informací z fyzických objektů a procesů v reálném světě s informacemi generovanými různými systémy počítačově podporovaného navrhování (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 příležitostiŘešení Winnum Big Data vám pomohou pracovat s tolika digitálními dvojčaty při řešení každodenních problémů a zajistit vysoký výkon systému bez ohledu na jejich počet.

3D scény se používají ke kombinaci digitálních dvojčat a získání náhledu na jejich celkový výkon a výkon, běžné odchylky na základě jejich provozního 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 pro interakci s 3D objekty (výběr objektu, kliknutí na objekt, přenos 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.