Невронни мрежи, цифрови близнаци, изкуствен интелект. Технологиите на Индустрия 4.0 ще променят петролната индустрия до неузнаваемост
Архитектите на дигиталната ера
Обикновено се считат за най-напредналите в технологично отношение области информационни технологиии биомедицина. Съвсем различно е отношението към компаниите в традиционните индустрии, като металообработка или нефтодобив и рафиниране. На пръв поглед те изглеждат консервативни, но много експерти ги наричат главните архитекти на новата дигитална ера.
Индустриалните гиганти започнаха да автоматизират производствените процеси в средата на 30-те години на миналия век. В продължение на много десетилетия хардуерните и софтуерните системи непрекъснато се подобряват и усложняват. Автоматизацията на производствените процеси - например при рафинирането на нефт - е напреднала много. Работата на модерна петролна рафинерия се следи от стотици хиляди сензори и инструменти, а доставките на гориво се проследяват в реално време от сателитни навигационни системи. Всеки ден средната руска рафинерия произвежда повече от 50 000 терабайта информация. За сравнение, 3 милиона книги, които се съхраняват в цифровото хранилище на Руската държавна библиотека, заемат стотици пъти по-малко - "само" 162 терабайта.
Това са същите „големи данни“, или голяма информация, е поток, съпоставим с изтеглянето на информация от най-големите сайтове и социални мрежи. Натрупаният масив от данни е уникален ресурс, който може да се използва в управлението на бизнеса. Но традиционни методианализът на информацията вече не е подходящ за това. Ефективната работа с такъв обем данни е възможна само с помощта на технологиите Industry 4.0. В контекста на променящата се икономическа парадигма, богатият производствен „исторически опит“ е сериозно предимство. Големите данни са в основата на изкуствения интелект. Способността му да учи, да разбира реалността и да предсказва процеси зависи пряко от количеството заредени знания. В същото време индустриалните компании имат мощна инженерна школа и активно участват във въвеждането и усъвършенстването на нови технологии. Това е още едно обстоятелство, което ги прави ключови играчи в „новата икономика“.
Най-доброто от седмицата
И накрая, местните индустриалци знаят цената на бизнес ефективността. Русия е страна на големи разстояния. Често производствените активи се намират на голямо разстояние от потребителите. При тези условия е много трудно да се реагира бързо на пазарните колебания. Традиционните технологии позволяват спестяване на не повече от една десета от процента. Междувременно цифровите решения вече днес позволяват намаляване на разходите с до 10-15% на месец. Фактът е очевиден: в ерата на четвъртата индустриална революция онези, които се научат как най-ефективно да прилагат новите технологии в контекста на натрупания опит, ще бъдат конкурентоспособни.
Петър Казначеев, директор на Центъра за икономика на ресурсите, RANEPA: „Като първа стъпка към „интегрална“ система с изкуствен интелект в нефта и газа, може да се обмисли „интелигентно“ управление и корпоративно планиране. В този случай може да се говори за създаване на алгоритъм за дигитализиране на цялата ключова информация за дейността на компанията – от полето до бензиностанцията. Тази информация може да бъде изпратена до един автоматизиран център. Въз основа на тази информация с помощта на методи на изкуствен интелект могат да се правят прогнози и препоръки за оптимизиране на работата на компанията.
Лидер на дигиталната трансформация
Осъзнавайки тази тенденция, индустриалните лидери на Русия и света преструктурират бизнес процесите, които се развиват от десетилетия, като въвеждат в производство технологиите Industry 4.0, базирани на индустриалния интернет на нещата, изкуствения интелект и големите данни. Най-интензивната трансформация се извършва в нефтената и газовата индустрия: индустрията динамично се „дигитализира“, инвестирайки в проекти, които до вчера изглеждаха като научна фантастика. Инсталации, управлявани от изкуствен интелект и способни да предвиждат ситуации, инсталации, които подсказват на оператора най-добрия режим на работа – всичко това вече се превръща в реалност днес.
В същото време максималната задача е да се създаде система за управление на производството, логистиката, производството и продажбите, която да обедини интелигентни кладенци, фабрики и бензиностанции в единна екосистема. В един идеален цифров модел, в момента, в който потребителят натисне дозатора за гориво, анализаторите на компанията в оперативния център незабавно се информират за това каква марка бензин се пълни в резервоара, колко масло трябва да бъде извлечено, доставено до завода и обработени, за да отговорят на търсенето в определен регион. Досега нито една от руските и чуждестранни компании не е успяла да изгради такъв модел. Газпром нефт обаче е напреднал най-далеч в решаването на този проблем. Неговите специалисти сега изпълняват редица проекти, които в крайна сметка трябва да станат основа за създаване на единна платформа за управление на обработката, логистиката и продажбите. Платформа, която никой друг в света все още няма.
Цифрови близнаци
Днес рафинериите на Газпром Нефт са сред най-модерните в индустрията. Четвъртата индустриална революция обаче разкрива качествено нови възможности, като в същото време поставя и нови изисквания към автоматизацията. По-точно не става дума толкова за автоматизация, колкото за почти пълна дигитализация на производството.
В основата на новия етап ще бъдат така наречените „дигитални близнаци“ – виртуални копия на рафинерийни блокове. 3D моделите надеждно описват всички процеси и взаимоотношения, които се случват в реални прототипи. Те се основават на работата на изкуствения интелект, базиран на невронни мрежи. " Цифров близнак» може да предложи оптимални режими на работа на оборудването, да предвиди неговите повреди, да препоръча условия за ремонт. Сред другите му предимства е възможността за постоянно обучение. Самата невронна мрежа намира грешки, коригира ги и ги запомня, като по този начин подобрява работата си и точността на прогнозата.
Основата за обучение на "дигиталния близнак" е масив от историческа информация. Съвременните петролни рафинерии са сложни като човешкото тяло. Стотици хиляди части, десетки хиляди сензори. Техническата документация за всяка инсталация заема помещение с размерите на актова зала. За да създадете "цифров близнак", цялата тази информация трябва първо да бъде заредена в невронна мрежа. След това започва най-трудният етап - етапът на обучение на изкуствения интелект да разбере инсталацията. Той включва показания от сензори и инструменти, събрани през последните няколко години от експлоатацията на централата. Операторът симулира различни ситуации, кара невронната мрежа да отговори на въпроса „какво ще се случи, ако един от параметрите на операцията бъде променен?“ - например за подмяна на един от компонентите на суровината или за увеличаване на захранването на инсталацията. Невронната мрежа анализира опита от минали години и изключва неоптималните режими от алгоритъма чрез изчисление и се научава да прогнозира бъдещата работа на инсталацията.
Най-доброто от седмицата
Газпром нефт вече напълно „дигитализира“ две индустриален комплексучаства в производството на автомобилно гориво - инсталация за хидрообработка на бензин за каталитичен крекинг в Московската петролна рафинерия и инсталация, работеща в петролната рафинерия на компанията в Омск. Тестовете показват, че изкуственият интелект е в състояние едновременно да вземе под внимание голяма сумапараметри на своите "цифрови близнаци", вземат решения и уведомяват за възможни отклонения в работата дори преди момента, в който проблемът заплашва да се превърне в сериозен проблем.
В същото време "Газпром нефт" тества комплексни решения, което ще минимизира влиянието на човешкия фактор върху мащаба на цялото производство. В момента подобни проекти се изпълняват в битумните заводи на компанията в Рязан и Казахстан. Успешните решения, намерени емпирично, могат впоследствие да бъдат мащабирани до нивото на големи рафинерии, което в крайна сметка ще създаде ефективна платформа за цифрово управление на производството.
Николай Легкодимов, ръководител на консултантската група за напреднали технологии, KPMG в Русия и ОНД:„Решенията, които моделират различни компоненти, възли и системи, са познати и използвани отдавна, включително в нефтената и газовата индустрия. За качествен скок може да се говори само когато се постигне достатъчна широта на покритие на тези модели. Ако тези модели могат да бъдат комбинирани помежду си, комбинирани в цяла сложна верига, тогава това наистина ще позволи решаването на проблеми на напълно ново ниво - по-специално, симулиране на поведението на системата в критични, неблагоприятни и просто опасни условия на работа. За тези области, където преоборудването и надграждането на оборудването е много скъпо, това ще позволи предварително тестване на нови компоненти.
Управление на ефективността
В бъдеще цялата верига на стойността в блока за логистика, рафиниране и маркетинг на Газпром Нефт ще бъде обединена от единна технологична платформа, базирана на изкуствен интелект. „Мозъкът“ на този организъм ще бъде създаденият преди година в Санкт Петербург Performance Management Center. Именно тук ще тече информация от „цифровите близнаци“, тук ще се анализира и тук, въз основа на получените данни, ще се вземат управленски решения.
Още днес повече от 250 000 сензора и десетки системи предават информация към Центъра в реално време от всички активи на компанията, включени в периметъра на блока за логистика, обработка и маркетинг на Газпром Нефт. Всяка секунда тук пристигат 180 000 сигнала. На човек ще му отнеме само да види тази информация около седмица. Дигиталният мозък на Центъра прави това моментално: той следи качеството на продуктите и количеството петролни продукти в реално време по цялата верига – от изхода на рафинерията до крайния потребител.
Стратегическата цел на Центъра е, използвайки технологиите и възможностите на Индустрия 4.0, радикално да повиши ефективността на низходящия сегмент. Тоест, не става въпрос само за управление на процеси – това може да се направи и в рамките на традиционните системи, но за да се направят тези процеси най-ефективни: използване на прогнозни анализи и изкуствен интелект на всеки етап от бизнеса, намаляване на загубите, оптимизиране на процесите и предотвратяване на загуби.
В близко бъдеще Центърът трябва да се научи как да решава няколко ключови задачи, които влияят върху ефективността на управлението на бизнеса. Това включва прогнозиране на бъдещето 60 дни напред: как ще се държи пазарът след два месеца, колко петрол ще трябва да се преработи, за да се отговори на търсенето на бензин в момента, в какво състояние ще бъде оборудването, дали заводите ще бъдат в състояние да се справи с предстоящото натоварване и дали ги ремонтира. В същото време през следващите две години Центърът трябва да достигне 50% капацитет и да започне да наблюдава, анализира и прогнозира количеството запаси от нефтопродукти във всички нефтени депа и комплекси за зареждане с гориво на компанията; в автоматичен режимнаблюдава повече от 90% от производствените параметри; анализира надеждността на повече от 40% от технологичното оборудване и разработва мерки за предотвратяване на загубата на нефтопродукти и намаляването на тяхното качество.
До 2020 г. Газпром Нефт има за цел да достигне 100% от възможностите на центъра за управление на производителността. Сред декларираните показатели са анализът на надеждността на цялото оборудване, предотвратяването на загуби по отношение на качеството и количеството на продуктите и прогнозното управление на технологичните отклонения.
Дария Козлова, старши консултант във VYGON Consulting:„Като цяло интегрираните решения носят значителни икономически ефектза индустрията. Например според Accenture икономическият ефект от дигитализацията може да бъде над 1 трилион долара. Ето защо, когато става въпрос за големи вертикално интегрирани компании, въвеждането на интегрирани решения е силно оправдано. Но това е оправдано и за малките компании, тъй като подобренията на ефективността могат да освободят допълнителни средства за тях чрез намаляване на разходите, повишаване на ефективността на управлението на оборотния капитал и т.н.
Обсъдете 0
В раздела New Word Apparat говори за наскоро появилите се термини, свързани с новото общество. Това издание включва цифров близнак. Компютър, който знае всичко за вас и може да имитира поведението ви.
Цифров близнак
Технологичната мечта на футуриста и основател на Acceleration Studies Foundation Джон Смарт, тази специална компютърни програмив състояние да имитира поведението на определени хора. Използвайки различни технологии за събиране и анализиране на вашите данни, компютърът ще може да отговаря на вашите писма вместо вас и дори да комуникира с вашите близки, докато вие самите сте заети. Според Смарт цифровите близнаци трябва да се появят през следващите пет години.Предполага се, че за да създадете цифров близнак, специален софтуер ще анализира вашата кореспонденция в социалните мрежи и електронна поща, история на сърфиране и покупки в онлайн магазини, информация от носими устройства, смартфони или умен часовники всяка друга налична информация. Въз основа на тези данни, с помощта на специални алгоритми, ще бъде възможно да програмирате поведението си: как бихте отговорили на партньора си на бизнес писмо, така че да кажете на децата на тяхното съобщение във Facebook. Компютрите вече знаят много за нашите предпочитания, например рекламните компании анализират нашите термини за търсенеи имейли, създайте профил за всеки човек и се опитайте да му показвате само онези реклами, които наистина ще го интересуват.
Софтуер, който имитира човешкото поведение, също започва да се промъква в живота ни: цифрови асистенти- Siri от Apple, Cortana от Microsoft и Watson от IBM - общуват с потребителя, отговарят на въпросите му, могат да поддържат разговор дори по абстрактни теми. Разработени са първите чатботове, които успешно преминават теста на Тюринг – тоест подвеждат хората, които общуват с тях и ги карат да вярват, че не са изкуствен интелект, а истински хора.
Учените обмислят и по-фантастични варианти за създаване на дигитален близнак: пълната цифровизация на мозъка, така нареченото качване на съзнанието. Но работата в тази насока сега е само в начален стадий: например, като част от проекта Blue Brain, до 2023 г. трябва да бъде напълно симулиран цифров вариант на неокортекса, основната част от мозъчната кора на човека.
Как да използвате цифровия близнак
Говорете с човек след смъртта му
Един от най-амбициозните планове е да се създаде такъв двойник, който да замести човек след смъртта му. „Когато ти и аз умрем, децата ни няма да идват на гробовете ни. Те ще отидат и ще пуснат нашите цифрови близнаци и ще говорят с тях“, казва Джон Смарт. „Нека този сценарий звучи малко пресилено“, добавя той. „Но хората вече изграждат стена на плача върху страниците на починали роднини в социалните мрежии продължавайте да им изпращате лични съобщения. Такива гледни точки са обичани от писатели и режисьори на научна фантастика. Например, един от сюжетите в поредицата Black Mirror разказва как млада жена замени съпруга си, загинал в автомобилна катастрофа, с цифрово копие. По-късно тя "качва" съзнанието на съпруга си в робот-андроид - тоест на практика го съживява.
Личен асистент
Тази опция е много по-лесна за изпълнение и не изисква такава високо нивокогнитивни способности. До известна степен това вече се прилага напр дигитален асистент Google Now анализира вашия имейл и търсения, за да предостави предложения, които улесняват живота ви. Цифровият близнак обаче може не само да ви каже нещо, но и да поеме някои от задачите ви, макар и съвсем прости: да си уговорите час при лекар, да организирате бизнес среща и в магазина да посочите най-подходящите продукти за вашата диета по съдържание.полезни вещества.
Недостатъци на проекта
Един от основните недостатъци на тази концепция, който признава дори нейният идеолог Джон Смарт, е пълно нарушаване на неприкосновеността на личния живот. Програмата ще прочете цялата ви кореспонденция, ще анализира покупките и като цяло по всякакъв възможен начин ще проникне в това, което се нарича личен живот. Големите корпорации, които събират по-малко данни, вече са изправени пред протести.
Джон Смарт
идеологът на създаването на цифрови близнациЗнаеш ли, бих искал да пазя здравната и финансовата си информация в малък сейф, така че никой да няма достъп до нея. Но такова мислене е атавизъм. Не можете да получите много, ако не жертвате поверителността си. Сигурен съм, че докато хората чувстват контрол над технологията, поверителността на данните ще бъде на второстепенно място.
Изображение: Едуард Блейк Едуардс
Съвсем наскоро Герман Греф, президент на Сбербанк, каза, че след 5 години изкуственият интелект ще замени много хора: 80% от решенията ще се вземат от машини и това ще доведе до факта, че десетки хиляди хора ще загубят работата си.
Експертът по машинно обучение и изкуствен интелект Педро Домингос отива още по-далеч: той предполага, че хората ще придобият компютърен психологически модел на своята личност. Каква ще бъде тя?
Секс, лъжи и машинно обучение
Дигиталното бъдеще започва с осъзнаването на факта: взаимодействието с компютър – независимо дали той е ваш собствен смартфонили отдалечен сървър на хиляди километри - всеки път, когато го правите на две нива. Първият е желанието веднага да получите това, от което се нуждаете: отговор на въпрос, продукт, който искате, нова кредитна карта. На второ ниво, стратегическо и най-важно, разказвате на компютъра за себе си.
Колкото повече го учите, толкова по-добре ще ви служи или манипулира.
Какъв модел на вашата личност искате да предложите на компютъра? Какви данни могат да му бъдат дадени, за да изгради този модел? Тези въпроси трябва да се имат предвид винаги, когато взаимодействате с алгоритъм за машинно обучение - точно както когато взаимодействате с хора.
цифрово огледало
Помислете за всички ваши данни, които се съхраняват във всички компютри по света. Това са имейли, документи на MS Office, текстови съобщения, туитове, акаунти във Facebook и LinkedIn, хронология на търсенията в интернет, кликвания, изтеглени файлове и поръчки, кредитна история, данъци, телефонни и медицински досиета, информация за шофиране, записана в бордови компютърна вашия автомобил, карта на движенията, регистрирани от вашия мобилен телефон, всички снимки, които някога сте правили, кратки появи на запис на охранителна камера.
Ако бъдещият биограф имаше достъп само до този „изпускател на данни“ и нищо друго, каква картина щеше да има? Вероятно доста точно.
Представете си, че сте взели всичките си данни и сте ги дали на истинския главен алгоритъм на бъдещето, който вече има знания за човешкия живот, на които можем да го научим. Той ще изработи вашият модел и можете да го носите на флашка в джоба си. Разбира се, това ще бъде чудесен инструмент за самонаблюдение - как да се погледнете в огледалото. Но огледалото щеше да е цифрово и да показва не само външния ви вид, но и всичко, което може да се научи, като ви гледа. Огледалото можеше да оживее и да говори.
Предимства на цифровия близнак
Какво бихте искали да правите, какви задачи да поверите на вашата дигитална сродна душа? Вероятно първото нещо, което бихте искали от вашия модел, е да я инструктирате да преговаря със света от ваше име: пуснете я във киберпространството, така че тя да търси всякакви неща за вас.
От всички книги на света тя ще препоръча дузина, които ще искате да прочетете първо, и съветът е толкова дълбок, че Amazon дори не може да мечтае. Същото ще се случи с филми, музика, игри, дрехи, електроника, каквото и да е. Разбира се, вашият хладилник винаги ще бъде пълен. Моделът ще филтрира вашия имейл и гласова поща, новини във Facebook и актуализации в Twitter и, когато е подходящо, отговор вместо вас.
Тя се грижи за всички досадни дребни неща модерен животкато проверка на сметки по кредитни карти, обжалване на грешни транзакции, планиране на вашия график, подновяване на абонаменти и подаване на данъчни декларации. Тя ще избере лекарството за вас, ще се консултира с вашия лекар и ще го поръча в онлайн магазина.
Моделът ще ви каже кой харесвате. И след като се опознаете и харесате, вашият модел ще се обедини с модела на вашия избраник и ще избере ресторанти, които и двамата да харесате. И тук става наистина интересно.
Общество модел
В много бързо наближаващото бъдеще вие няма да сте единственият човек с „дигитална половина“, който управлява вашите поръчки денонощно. Подобен модел на личност ще се появи във всеки и моделите ще общуват помежду си през цялото време.
Ако търсите работа и една компания има X служители, тогава нейният модел ще интервюира вашия. Техният "разговор" в много отношения ще прилича на истински, "жив" - вашият модел ще бъде добре инструктиран, например няма да издава негативна информация за вас - но целият процес ще отнеме само част от секундата .
В света на главния алгоритъм „моите хора ще се свържат с вашите“ ще се превърне в „моята програма ще се свърже с вашата програма“. Всеки човек ще има свита от ботове, предназначени да направят пътя му по света по-лесен и по-приятен. Сделки, преговори, срещи - всичко това ще бъде организирано, преди да си мръднете пръста.
Вашата цифрова сродна душа ще бъде като сервоуправление: животът ще върви там, където искате, но с по-малко усилия от ваша страна.
Това не означава, че ще се окажете във „филтърен балон“ и ще видите само това, което гарантирано ще ви хареса, без никакви изненади. Дигиталният човек ще бъде много по-умен, ще бъде инструктиран да остави място за случайността, да ви позволи да се докоснете до нови преживявания, да търсите щастливи случайности.
С подобряването на моделите взаимодействието ще става все по-подобно на това, което би се случило в реалния свят, но ще се случва in silico и милион пъти по-бързо. Киберпространството на утрешния ден ще се превърне в много обширен паралелен свят, който ще избере всичко най-обещаващо, за да опита в реалността. Това ще бъде като ново, глобално подсъзнание, колективното „Идентификация“ на човечеството или „То“.
Днешният свят е забележителен с факта, че теориите за ума започнаха да се появяват в компютрите. Засега тези теории са все още примитивни, но се развиват бързо и ще трябва да работим с тях не по-малко, отколкото с други хора, за да получим това, което искаме.
Въз основа на материалите на книгата "Върховният алгоритъм"
В Русия днес е трудно да се говори за 4-та индустриална революция, но ние смятаме, че е необходимо да се говори. Сред технологичните двигатели в индустриалните предприятия в новото поколение ще има платформи за индустриалния интернет на нещата, които прилагат концепцията за цифров близнак.
Анализаторите на Forrester определят цифров близнак като създаване на реален физически обект в абстрактна цифрова форма, който действа като посредник за всяка връзка с реално устройство.
Според General Electric идеята зад цифровия близнак е да надхвърли работата само с цифрови модели. Компанията казва, че поддръжката ще се извършва и в синхрон с цифровия модел на реалното съоръжение чрез сензорни системи и комуникации.
Анализаторската агенция Gartner прогнозира, че до 2021 г. половината от големите индустриални компании ще използват цифрови близнаци и в резултат на това тези организации ще получат 10% увеличение на оперативната ефективност.
„Дигиталните близнаци стимулират бизнес въздействието на IoT, като предлагат мощен начин за наблюдение и управление на активи и процеси“, каза Алфонсо Велоза, вицепрезидент по изследванията в Gartner. Това е особено вълнуващо за нашия екип, тъй като ние в проекта SAYMON сме много тясно ангажирани в автоматизирания мониторинг и контрол, в т.ч. информационни системии интернет неща. Разбира се, конкуренцията на пазара на платформи за управление на IoT е доста силна - буквално всяка голяма дигитална корпорация днес твърди, че има платформи, но не всеки е успял да направи собствени разработки или да придобие компания с готово решение. Често изявлението за наличност е почит към приличието - има технологична тенденция, има изявление на корпорация.
Днес все още не работим с цифрови модели и чертежи - отворени сме към партньори с опит в тази област. На този моментима опит в сътрудничество с компания, която формира фотореалистични копия на индустриални съоръжения и в резултат на това се роди отделен проект VIOTR, съчетаващ силата на дигитализираното пространство с възможността за получаване на данни от реални сензори и видеокамери, способността за управление на превключватели, релета и амортисьори в реалния свят. Проектът VIOTR днес е с фокус върху образователните технологии на бъдещето, но по същество е част от концепцията за дигитален близнак.
Точно това формулират и нашите колеги от Computer Weekly - нов подход включва управление на комуникацията между крайните устройства и вътрешни системии огледално отражениепромени във виртуалния модел на устройството - с други думи, появява се цифров близнак.
Примерите показват, че дори за такива прости операции като управление на брави на вратите, можете да постигнете значителни спестявания при работа. Dormakaba, която произвежда интелигентни брави за врати, използва софтуер за управление от 2012 г работа на терен ServiceMax enterprise, като му помага да контролира своите инсталации. Подробните данни за работата на всяка врата помагат на Dormakaba и нейните партньори да управляват сградите по-ефективно. Неотдавнашно проучване на Vanson Bourne за ServiceMax установи, че индустриалните компании губят $260 000 на час поради непланиран престой. Прогнозирането на неуспех с помощта на цифрови близнаци може да помогне за преодоляване на този проблем. Цифровият близнак може да предостави на инженерите в Dormakaba актуален запис на всяко действие или събитие, което регистрират сензорите на вратите, регистрира инсталации на компоненти и актуализации на фърмуера и може да се използва обслужващ екип Dormakaba за определяне на експлоатационния живот на продукта заедно с Подробно описаниедневник за сигурност, който е завързан за вратата. Също така е важно да се осигури тясна комуникация с доставчиците на части и компоненти и управлението кръговат на животапродукт, осигуряващ изключително прецизно ниво на контрол и обслужване. Чрез използването на цифрово предсказване на заключване Dormakaba очаква да намали клиентските обаждания и да подобри качеството на услугата. Съвместно със Swisscom е създадена облачна платформа за управление на брави. Обучението на партньори е важен елемент от тази иновация и бизнес трансформация, признава Дормакаба.
В доклад на Gartner Цифровите близнаци ще повлияят на икономическите и бизнес моделите, аналитичната фирма прави аналогия между количеството данни, събирани от компании като Google, Amazon и Netflix, и количеството данни, които дигиталните близнаци в индустриалните фирми ще създадат, за да наблюдават непрекъснато работата на оборудването, свързано към системи за контрол.
Анализаторите предупреждават, че това ще изисква още по-голям контрол върху компонентите и софтуерните надстройки и ще наложи производителите на автомобили да станат доставчици на софтуер. „Операторите на активи ще трябва да добавят софтуерни умения към своите оперативни звена, докато добавят по-интелигентни активи и също така добавят собственост софтуери данни в договори за поддръжка“, предупреждават анализатори.
Изображение от https://www.ge.com/ Има по-добър начин. Идентифициране на начини за подобряване на ефективността на процесите на проектиране и технологично проектиране
Аарон Френкел, Ян Ларсен
Производството на продукти несъмнено е най-важната част от всички процеси в жизнения цикъл. На този етап идеите се превръщат в реалност. Нещо повече, без координирани процеси на проектиране и производство, които да гарантират, че продуктът е успешно сглобен в цеха, идеите ще останат само красиви чертежи или не са напълно реализирани. В продължение на много години методите за проектиране и разработване на технологични процеси остават непроменени, запазвайки всички традиционни недостатъци, които водят до увеличаване на разходите и времето. Имайки предвид, че днес иновациите са станали жизненоважни за оцеляването на машиностроителните предприятия, Siemens PLM Software анализира предпроизводствените процеси, за да идентифицира начини за тяхното допълнително оптимизиране. В тази статия Аарон Франкел, старши директор маркетинг за машинни решения, и Ян Ларсон, старши директор маркетинг за Европа, Близкия изток и Африка в Siemens PLM Software, обсъждат кои източници на неефективност трябва да бъдат премахнати, за да се внедри концепция за „дигитален близнак на продукта“ и как това ще се отрази на начина, по който се произвеждат продуктите.
красива симфония
Ако попаднете в модерна фабрика, ще видите невероятна симфония от човешки труд, роботи и машини, движение на материали и части – всичко това се извършва с точност до секунда, за да бъде в крак с графика. Картината е просто фантастична.
Но зад кулисите ще видим остарели процеси на проектиране и технологична подготовка на производството. Няма да критикуваме никого. Разработването на продуктов дизайн не е малко постижение само по себе си. Дизайнът може да бъде много предизвикателна задача. В някои случаи даден продукт се състои от милиони части и хиляди служители и партньори работят за създаването му, често по целия свят. Освен това критични индустрии като електрониката (по-бързи процесори, миниатюризация), автомобилостроенето (екологични и намаляване на емисиите) и космическата индустрия (екологични и композитни материали) постоянно се стремят да оптимизират и ускорят процеса на създаване на нови продукти. Като се има предвид високата сложност на задачите, които трябва да бъдат решени, нежеланието да се отклони от доказаните на практика процеси на предпроизводство е съвсем разбираемо. Нашите клиенти обаче съобщават за често срещани проблеми с дизайна и производството на продукта, които в някои случаи водят до скъпи забавяния.
Често срещани проблеми
Една от най-сериозните трудности, които виждаме е, че дизайнерите и технолозите използват различни системи. На практика това води до факта, че дизайнерите прехвърлят своите разработки на технолози, които се опитват да създадат технологични процеси в компютърни системина които са свикнали. При този сценарий - и той се случва много често - има десинхронизация на информацията, което затруднява контролирането на ситуацията. В допълнение, вероятността от грешки се увеличава.
Редовно възникват проблеми при разработването на етажни планове на магазини. Причината за това е, че оформленията обикновено се създават под формата на 2D етажни планове и чертежи на хартия. Това е дълъг и трудоемък процес. 2D чертежите са важна част от процеса, но те нямат гъвкавостта, от която се нуждаете. Често се случва пренареждането на оборудването в работилницата да не е фиксирано на чертежа. Проблемът се изостря особено при работа на бързо променящи се пазари (напр. битова електроника), които изискват постоянно разширяване и модернизиране на производствените системи. Защо? Тъй като на двуизмерните оформления им липсва интелигентност и асоциативност. Те пречат на технолозите да знаят точно какво се случва в цеха и да вземат бързо интелигентни решения.
След създаването на оформлението се разработва технологичен маршрут. По правило след това преминава контролния етап. Тук се крие друга съществена пречка пред растежа на ефективността. Технолозите обикновено трябва да изчакат, докато оборудването бъде инсталирано, за да оценят работата на оборудването. Освен това, ако характеристиките са по-ниски от очакваните, тогава е твърде късно да се разработи алтернативна технология. Нашият опит показва, че тази ситуация води до значителни забавяния.
И накрая, клиентите съобщават за още два проблема в края на предпроизводствения цикъл. Това е оценка на изпълнението на отделните операции и на целия технологичен процес като цяло.
Поради високата сложност на съвременното производство и честата липса на координация между различни системиПри проектирането на процеси не е лесно да се определи кои конкретни операции или производствени зони причиняват забавяне в работата на цялата линия. А когато става дума за реално производство на продукт, клиентите съобщават, че обикновено е изключително трудно да се оцени производителността и степента на съответствие на реалните процеси с планираните. И отново проблемът е високата сложност, както и липсата на обратна връзка между производство, дизайнери и технолози.
Цифров близнак
Цифровият близнак е виртуално копие на реален обект, който се държи точно като реалния обект. Без да навлизаме в техническите детайли на нашите продукти тук, достатъчно е да кажем, че нашите инструменти за управление на жизнения цикъл на продукта (PLM) предоставят пълна цифрова платформа. Той поддържа използването на цифрови близнаци, които точно моделират цялостния дизайн на продукта и производствените процеси.
Какво означава всичко това на практика? Нека отново да разгледаме горните стъпки и да покажем основните функции, предоставени от новия подход.
Строителство
NX (и други CAD системи) създава модел на продукта и го изпраща до Teamcenter в 3D JT формат. За секунди приложението създава хиляди различни дизайни на виртуални продукти, които точно съответстват на действителния продукт. В същото време, за идентифициране на потенциални проблеми се използват технологии за обработка на големи данни, дизайн и технологична информация (PMI), съдържаща се в моделите (допуски, съвпадения, връзки между части и възли), както и основно описание на технологичния процес. Този подход вече е тестван на практика при създаването на нашата компания електронни продукти. Например, успяхме незабавно да определим, че отворите с резба на видео изходния конектор не съвпадат точно с отворите за винтове на печатната платка. Ако грешката беше останала неоткрита, това щеше да доведе до гаранционни претенции от страна на клиентите: конекторът можеше да се разхлаби от печатна електронна платка. Ранното идентифициране на грешки в дизайна спестява значително време и пари, както при разработването на технологии, така и при производството.
Проектиране на технологични процеси
Дигиталният близнак подобрява сътрудничеството между дизайнери и технолози, оптимизира избора на местоположение и технология на производство, както и разпределението на необходимите ресурси. Помислете за пример за извършване на промени в процеса на изграждане. Използвайки нашия софтуер, инженерите по процесите, въз основа на новата спецификация на дизайна, добавят нови операции към работния 3D модел на процеса. Възможно е да се симулира всяка производствена система от всяка точка на света: да речем, технолози в Париж подготвят производство в завод в Рио. С информация за времето за всяка добавена операция технолозите проверяват дали новото технологично трасе отговаря на зададените показатели за изпълнение. Ако това не е така, тогава технологичните операции се подменят или пренареждат. След това отново се извършва числено моделиране, докато избраният технологичен маршрут отговаря на изискванията. Новият работен процес е незабавно достъпен за всички разработчици за одобрение. Ако се установят проблеми, дизайнерите и технолозите работят заедно, за да ги отстранят.
етажни планове на магазини
Когато работите върху оформления, препоръчваме да създадете цифров близнак, съдържащ механично оборудване, системи за автоматизация и ресурси и ясно свързан с цялата „екосистема“ на дизайна и технологичното предварително производство. С помощта на набор от PLM инструменти технологичните операции могат да се сменят чрез плъзгане и пускане. Също толкова лесно е разполагането на оборудване и персонал на производствената линия и симулирането на нейната работа. Много е просто, но в същото време изключително ефективен методсъздаване и редактиране на технологични процеси. Когато се правят промени в дизайна, които изискват нов промишлен робот, специалистите по числена симулация проверяват например дали е възможно да се инсталира робот с такъв размер, без да се удари в конвейера. Дизайнерът на магазинния план прави необходимите корекции и изготвя известие за промени, въз основа на което отделът за покупки закупува ново оборудване. Този анализ на последствията от направените промени ви позволява да избегнете грешки и, ако е необходимо, незабавно да уведомите доставчиците.
Контрол на технологичните проектни решения
Във фазата на контрол се използва цифров близнак за виртуална проверка на процеса на сглобяване. Виртуалното моделиране и количествен анализ ви позволява да оцените всички фактори, свързани с ръчния труд при сглобяването, и да идентифицирате проблеми като неудобна поза на работника. Това позволява да се избегнат умората и нараняванията, свързани с работата. Въз основа на резултатите от симулацията се създават обучителни видеоклипове и инструкции.
Оптимизация на производителността
Цифровият близнак се използва за статистическо моделиране и оценка на проектираната технологична система. С него е лесно да се определи дали трябва да се използва ръчен труд, роботи или комбинация от роботи и работници. Всички процеси могат да бъдат симулирани числено, до консумацията на енергия на една машина, за да се оптимизира технологията, доколкото е възможно. Анализът показва колко части се произвеждат при всяка операция. Това гарантира, че производителността на действителната производствена линия ще съответства на целта.
и реални светове. Това ви позволява да сравните дизайнерския проект с действително произведения.
продукт. Фигурата показва как се прилагат технологиите за големи данни
за събиране на текуща информация за качеството на продукта, която се предава за анализ
към цифров близнак, съхраняван в Teamcenter
Производство на продукти
Цифровият близнак осигурява обратна връзкамежду реалния и виртуалния свят, което ви позволява да оптимизирате производствените процеси на продуктите. Технологичните инструкции се прехвърлят директно в цеха, където операторите на оборудването ги получават заедно с видеоклипове. Операторите предоставят производствени данни на дизайнерите (като разстоянието между два винта на панела), докато други автоматизирани системи събират данни за производителността. След това се прави сравнение на дизайнерския проект и действително произведения продукт, като отклоненията се идентифицират и отстраняват.
Нови подходи в работата
Използването на дигитален близнак, който е точно копие на реален продукт, помага за бързо идентифициране на потенциални проблеми, ускорява подготовката на производството и намалява разходите. В допълнение, наличието на цифров близнак гарантира възможността за производство на продукт, проектиран от дизайнери; всички технологични процеси се поддържат актуални и синхронизирани; разработените технологии се оказват работещи, а производството функционира точно по план. Цифровият близнак ви позволява да тествате как новите технологии могат да бъдат интегрирани в съществуващи производствени линии. Това елиминира рисковете, свързани със закупуването и инсталирането на оборудването.
Машиностроенето е един от най-напредналите отрасли на световната индустрия, където отдавна се използват доказани в практиката, но остарели подходи за технологична подготовка на производството. Време е да внесем духа на иновациите, който проправя пътя за успех в разработването и производството на продукти. Време е да опитате нещо ново!