Реалии последних лет поставили перед российской промышленностью ряд новых вызовов, наиболее актуальным из которых стала необходимость резкого наращивания объемов производства в условиях санкционных ограничений.
Ситуацию осложнил дефицит квалифицированных кадров и необходимость поддержания высокого качества изготавливаемой продукции. Для решения этих задач российские предприятия используют весь доступный спектр мероприятий, включая оптимизацию производственных процессов, внедрение передовых методик управления, а также развертывание ускоренными темпами новых технологических решений. В числе последних – роботизация, использование искусственного интеллекта, работа с большими данными, предиктивная аналитика, машинное зрение, промышленный интернет вещей и цифровые двойники. В этой статье мы рассмотрим возможности, которые предлагает технология цифровых двойников для решения проблем, стоящих перед современным производством.
Фото: Павел Борисов, технический директор ООО «КИТТ».
|
Справка о компании: Компания КИТТ – разработчик комплексных программных продуктов и сервисов для тяжелой промышленности. Компания создает, внедряет и сопровождает решения в области автоматизации и цифровой трансформации предприятий в соответствии с идеологией Индустрии 4.0. |
Компания предлагает программные решения и ИТ-продукты по следующим направлениям:
Об авторе:
Борисов Павел Анатольевич в 2003 году закончил Тверской государственный университет по специальности «Автоматизация технологических процессов и производств». С 2006 по 2023 год работал в компании NAUMEN, пройдя путь от инженера-программиста до руководителя филиала в Твери. Руководил сложными проектами и помогал решать задачи по внедрению новых фреймворков, методик и языков программирования. В 2023 году присоединился к команде КИТТ в должности технического директора.
Цифровой двойник в промышленности представляет собой виртуальное отображение физического объекта или процесса, направленное на оптимизацию и совершенствование работы реального производства.
О практическом применении «цифровых двойников» в промышленной сфере заговорили в начале 2010-х годов. Более масштабное внедрение технологии началось примерно с середины текущего десятилетия, когда она стала более доступной и технологически зрелой.
Среди наиболее распространенных видов цифровых двойников выделяют:
Рис. 1. Задачи, решаемые с помощью цифровых двойников
Неожиданные сбои в работе оборудования могут вызывать простои на производственных линиях и сокращение объема выпускаемой продукции. Наихудший вариант – это несоблюдение производственного плана и задержки в исполнении контрактов.
Стратегия предиктивного обслуживания использует анализ данных для определения вероятности отказа оборудования, что позволяет провести техобслуживание до того, как оно выйдет из строя. Такой подход помогает избежать неожиданных поломок и уменьшить время простоя.
В рамках предиктивного обслуживания датчики и системы мониторинга собирают данные о состоянии машин и механизмов, которые затем обрабатываются с помощью алгоритмов искусственного интеллекта для оценки потребности в обслуживании.
Использование цифрового двойника способствует минимизации обслуживания «по регламенту» и обеспечивает устойчивое функционирование производственной линии.
Превышение запланированных расходов в процессе создания физических прототипов при запуске новых продуктов в итоге могут привести к перерасходу бюджета проекта и задержкам в его реализации.
В таких случаях компьютерные модели становятся полезными инструментами для воспроизведения реальных условий в виртуальной среде, что позволяет проводить тестирование и анализ, а также экономить время и ресурсы. Цифровые двойники дают возможность моделировать разнообразные условия, взаимодействия и результаты, что улучшает понимание того, как продукт будет функционировать в реальных условиях.
В результате это приводит к экономии бюджета, увеличению эффективности работы и снижению рисков перед запуском «физической версии» продукции.
Замедленная или неточная реакция операторов на производственных линиях как следствие усталости или избыточного объема информации приводит к сбоям и авариям.
Процесс мониторинга и оптимизации в режиме реального времени включает постоянное наблюдение и анализ поступающих от оборудования данных, а также внесение своевременных корректив для повышения общей эффективности.
В подобной модели значительную роль играют интегрированные в цифровые двойники ИИ-помощники/чат-боты, которые предоставляют операторам актуальную информацию и выдают рекомендации на основе собранных данных, что способствует более быстрому и обоснованному принятию решений операторами.
Такой подход помогает сократить время отклика на происходящие события и уменьшить вероятность ошибочных решений.
Обучение сотрудников на действующих производственных линиях не только требует значительных временных затрат, но также создает риски повреждения оборудования, что негативно сказывается на общей производительности предприятия.
Использование цифрового двойника может существенно сократить время и финансовые затраты на обучение. Виртуальная модель, разработанная для имитации поведения оборудования и принятия решений, позволяет создать безопасную обучающую среду.
Кроме того, цифровой двойник предоставляет возможность моделирования различных сценариев, что способствует обучению работников в разнообразных ситуациях и повышает их профессиональные навыки и эффективность. Обучение в виртуальном формате минимизирует вероятность сбоев и повреждений реального оборудования, а также снижает затраты на подготовку персонала.
Неэффективное использование производственных ресурсов может приводить к увеличению затрат и снижению производительности работы компании.
Цифровой двойник, предоставляя точную виртуальную копию производства, может помочь с оптимизацией данного процесса. Он может быть использован для моделирования различных сценариев, анализа данных и совершенствования операций без необходимости приостановки настоящего производства. Внедрение цифрового двойника в данном контексте способствует предсказанию потенциальных проблем, повышению продуктивности и снижению затрат в процессе производственной деятельности.
Перечисленные выше сценарии демонстрируют, что цифровые двойники способствуют более глубокому пониманию производственных процессов, помогают выявлять узкие места, оптимизировать загрузку оборудования и сокращать время простоя.
Многолетний опыт в автоматизации технологических процессов по всей вертикали – от программирования контроллеров и исполнительных механизмов до интеграции с системами управления производственными процессами (СУПП) и системами управления ресурсами (СУР) – позволил компании КИТТ сформировать компетенции по созданию цифровых двойников производства. Это дает нам возможность целенаправленно, с учетом проблематики конкретного производства, предлагать свои решения для актуальных задач современного предприятия.
Контакты для связи с ООО «КИТТ»:
Адрес головного офиса: г. Тамбов, ул. Коммунальная, 18.
Тел.: 8 (800) 250 68 50
e-mail: info@kitt.systems
https://kitt.systems
Реклама ООО «КИТТ» ИНН 6829163008 ОГРН 1226800001647
