Neurónové siete, digitálne dvojičky, umelá inteligencia. Technológie Industry 4.0 zmenia ropný priemysel na nepoznanie
Architekti digitálneho veku
Zvyčajne sa za technologicky najvyspelejšie oblasti považujú informačných technológií a biomedicína. Postoj k firmám v tradičných odvetviach, ako je valcovanie kovov alebo výroba a rafinácia ropy, je celkom odlišný. Na prvý pohľad pôsobia konzervatívne, no mnohí odborníci ich označujú za hlavných architektov nového digitálneho veku.
Priemyselní giganti začali automatizovať výrobné procesy v polovici 30. rokov minulého storočia. Počas mnohých desaťročí sa hardvérové a softvérové systémy neustále zdokonaľovali a komplikovali. Automatizácia výrobných procesov – napríklad pri rafinácii ropy – sa posunula ďaleko dopredu. Prevádzku modernej ropnej rafinérie monitorujú státisíce senzorov a prístrojov a zásoby paliva sledujú v reálnom čase satelitné navigačné systémy. Každý deň priemerná ruská rafinéria vyprodukuje viac ako 50 000 terabajtov informácií. Pre porovnanie, 3 milióny kníh, ktoré sú uložené v digitálnom úložisku Ruskej štátnej knižnice, zaberajú stokrát menej – „len“ 162 terabajtov.
Ide o tie isté „veľké dáta“, resp veľké dáta, je stream porovnateľný so sťahovaním informácií najväčších stránok a sociálnych sietí. Nahromadené množstvo údajov je jedinečným zdrojom, ktorý možno použiť pri riadení podniku. ale tradičné metódy analýza informácií už na to nie je vhodná. Efektívne pracovať s takýmto objemom dát je možné len pomocou technológií Industry 4.0. V kontexte meniacej sa ekonomickej paradigmy je vážnou výhodou bohatá výrobná „historická skúsenosť“. Veľké dáta sú jadrom umelej inteligencie. Jeho schopnosť učiť sa, rozumieť realite a predvídať procesy priamo závisí od množstva načítaných vedomostí. Priemyselné podniky majú zároveň výkonnú strojársku školu a aktívne sa podieľajú na zavádzaní a zlepšovaní nových technológií. Toto je ďalšia okolnosť, ktorá z nich robí kľúčových hráčov v „novej ekonomike“.
Najlepšie z celého týždňa
Napokon, domáci priemyselníci poznajú cenu efektívnosti podnikania. Rusko je krajina veľkých vzdialeností. Výrobné aktíva sa často nachádzajú vo veľkej vzdialenosti od spotrebiteľov. Za týchto podmienok je veľmi ťažké rýchlo reagovať na výkyvy trhu. Tradičné technológie umožňujú úsporu nie viac ako desatinu percenta. Digitálne riešenia už dnes umožňujú znížiť náklady až o 10 – 15 % mesačne. Fakt je zrejmý: v ére štvrtej priemyselnej revolúcie budú konkurencieschopní tí, ktorí sa naučia najefektívnejšie aplikovať nové technológie v kontexte nahromadených skúseností.
Petr Kaznacheev, riaditeľ Centra pre ekonomiku zdrojov, RANEPA: „Ako prvý krok smerom k „integrovanému“ systému umelej inteligencie v oblasti ropy a zemného plynu by sa dalo zvážiť „inteligentné“ riadenie a podnikové plánovanie. V tomto prípade by sme sa mohli baviť o vytvorení algoritmu na digitalizáciu všetkých kľúčových informácií o činnosti spoločnosti – od poľa až po čerpaciu stanicu. Tieto informácie môžu byť odoslané do jedného automatizovaného centra. Na základe týchto informácií by bolo možné pomocou metód umelej inteligencie vypracovať prognózy a odporúčania na optimalizáciu práce spoločnosti.
Líder digitálnej transformácie
Uvedomujúc si tento trend, priemyselní lídri Ruska a sveta reštrukturalizujú obchodné procesy, ktoré sa vyvíjajú už desaťročia, a zavádzajú do výroby technológie Industry 4.0 založené na priemyselnom internete vecí, umelej inteligencii a veľkých dátach. Najintenzívnejšia transformácia prebieha v ropnom a plynárenskom priemysle: priemysel sa dynamicky „digitalizuje“ a investuje do projektov, ktoré ešte včera vyzerali ako sci-fi. Zariadenia riadené umelou inteligenciou a schopné predvídať situácie, inštalácie, ktoré operátora nabádajú na najlepší spôsob prevádzky – to všetko sa už dnes stáva realitou.
Maximálnou úlohou je zároveň vytvorenie systému riadenia výroby, logistiky, výroby a predaja, ktorý by spájal inteligentné studne, továrne a čerpacie stanice do jedného ekosystému. V ideálnom digitálnom modeli, v momente, keď spotrebiteľ stlačí výdajný stojan, sú analytici spoločnosti na operačnom stredisku okamžite informovaní o tom, aká značka benzínu sa plní do nádrže, koľko ropy je potrebné vyťažiť, dodať do závodu a spracované na uspokojenie dopytu v konkrétnom regióne. Doteraz žiadna z ruských a zahraničných spoločností nedokázala takýto model postaviť. Najďalej však v riešení tohto problému postúpil Gazprom Neft. Jeho špecialisti teraz realizujú množstvo projektov, ktoré by sa v konečnom dôsledku mali stať základom pre vytvorenie jednotnej platformy pre riadenie spracovania, logistiky a predaja. Platforma, ktorú zatiaľ nemá nikto iný na svete.
Digitálne dvojičky
Dnes patria rafinérie Gazpromu Neft medzi najmodernejšie v tomto odvetví. Štvrtá priemyselná revolúcia však otvára kvalitatívne nové možnosti a zároveň prináša nové požiadavky na automatizáciu. Presnejšie nejde ani tak o automatizáciu, ale o takmer úplnú digitalizáciu výroby.
Základom novej etapy budú takzvané „digitálne dvojičky“ – virtuálne kópie rafinérskych jednotiek. 3D modely spoľahlivo popisujú všetky procesy a vzťahy, ktoré sa vyskytujú v reálnych prototypoch. Sú založené na práci umelej inteligencie založenej na neurónových sieťach. " Digitálne dvojča» dokáže ponúknuť optimálne režimy prevádzky zariadenia, predvídať jeho poruchy, odporučiť termíny opravy. Medzi jeho ďalšie výhody patrí schopnosť neustále sa vzdelávať. Neurónová sieť sama nachádza chyby, opravuje ich a pamätá si ich, čím zlepšuje svoju prácu a presnosť predpovede.
Základom pre výcvik „digitálneho dvojčaťa“ je množstvo historických informácií. Moderné ropné rafinérie sú zložité ako ľudské telo. Státisíce dielov, desaťtisíce senzorov. Technická dokumentácia pre každú inštaláciu zaberá miestnosť o veľkosti montážnej haly. Na vytvorenie „digitálneho dvojčaťa“ je potrebné všetky tieto informácie najskôr načítať neurónová sieť. Potom začína najťažšia etapa – etapa výučby umelej inteligencie na pochopenie inštalácie. Zahŕňa údaje zo senzorov a prístrojového vybavenia zozbierané za posledných niekoľko rokov prevádzky závodu. Operátor simuluje rôzne situácie, núti neurónovú sieť odpovedať na otázku „čo sa stane, ak sa zmení jeden z prevádzkových parametrov? - napríklad na výmenu jednej zo zložiek suroviny alebo na zvýšenie napájania inštalácie. Neurónová sieť analyzuje skúsenosti z minulých rokov a výpočtom vylučuje z algoritmu neoptimálne režimy a učí sa predpovedať budúcu prevádzku zariadenia.
Najlepšie z celého týždňa
Gazprom Neft už úplne „digitalizoval“ dva priemyselný komplex podieľa sa na výrobe automobilového paliva – jednotka na hydrorafináciu benzínu s katalytickým krakovaním v Moskovskej ropnej rafinérii a jednotka pôsobiaca v ropnej rafinérii spoločnosti v Omsku. Testy ukázali, že umelá inteligencia je schopná súčasne brať do úvahy veľké množstvo parametre svojich „digitálnych dvojčiat“, rozhodovať a upozorňovať na prípadné odchýlky v práci ešte pred momentom, keď hrozí, že sa problém rozvinie do vážneho problému.
Zároveň testuje Gazprom Neft komplexné riešenia, čím sa minimalizuje vplyv ľudského faktora na rozsah celej výroby. Podobné projekty sa v súčasnosti realizujú v bitúmenových závodoch spoločnosti v Rjazani a Kazachstane. Empiricky nájdené úspešné riešenia môžu byť následne škálované až na úroveň veľkých rafinérií, ktoré časom vytvoria efektívnu platformu digitálneho riadenia výroby.
Nikolay Legkodimov, vedúci poradnej skupiny pre pokročilé technológie, KPMG v Rusku a SNŠ:„Riešenia, ktoré modelujú rôzne komponenty, zostavy a systémy, sú známe a používané už dlho, a to aj v ropnom a plynárenskom priemysle. O kvalitatívnom skoku možno hovoriť až vtedy, keď sa dosiahne dostatočná šírka pokrytia týchto modelov. Ak je možné tieto modely navzájom kombinovať, spájať do celého komplexného reťazca, potom to skutočne umožní riešiť problémy na úplne novej úrovni - najmä simulovať správanie systému v kritických, nepriaznivých a jednoducho nebezpečných prevádzkových podmienkach. V oblastiach, kde je prestavba a modernizácia zariadení veľmi nákladná, to umožní predbežné testovanie nových komponentov.“
Riadenie výkonnosti
V budúcnosti bude celý hodnotový reťazec v logistickom, rafinérskom a marketingovom bloku Gazprom Neft zjednocovať jednotnou technologickou platformou založenou na umelej inteligencii. „Mozgom“ tohto organizmu bude Performance Management Center, založené pred rokom v Petrohrade. Tu budú prúdiť informácie od „digitálnych dvojčiat“, tu sa budú analyzovať a tu sa na základe získaných údajov prijmú manažérske rozhodnutia.
Už dnes viac ako 250 000 senzorov a desiatky systémov prenášajú do Centra v reálnom čase informácie zo všetkých aktív spoločnosti zaradených do perimetra logistického, spracovateľského a marketingového bloku Gazprom Neft. Každú sekundu sem dorazí 180 000 signálov. Len zobrazenie týchto informácií by človeku trvalo asi týždeň. Digitálny mozog centra to robí okamžite: monitoruje kvalitu produktov a množstvo ropných produktov v reálnom čase v celom reťazci – od výstupu z rafinérie až po konečného spotrebiteľa.
Strategickým cieľom Centra je s využitím technológií a možností Industry 4.0 radikálne zvýšiť efektivitu downstream segmentu. To znamená, že nejde len o riadenie procesov – to sa dá robiť aj v rámci tradičných systémov, ale aby boli tieto procesy čo najefektívnejšie: pomocou prediktívnej analýzy a umelej inteligencie v každej fáze podnikania znížte straty, optimalizujte procesy a predchádzajte stratám.
Stredisko by sa malo v blízkej budúcnosti naučiť riešiť niekoľko kľúčových úloh, ktoré ovplyvňujú efektivitu riadenia podniku. To zahŕňa predpovedanie budúcnosti na 60 dní dopredu: ako sa bude trh správať o dva mesiace, koľko ropy bude potrebné spracovať na uspokojenie dopytu po benzíne v aktuálnom čase, v akom stave bude zariadenie, či budú závody schopný vyrovnať sa s nadchádzajúcou záťažou a či ich opraviť. Stredisko by zároveň malo v najbližších dvoch rokoch dosiahnuť 50 % kapacity a začať monitorovať, analyzovať a prognózovať množstvo zásob ropných produktov vo všetkých ropných skladoch a tankovacích komplexoch spoločnosti; v automatický režim sledovať viac ako 90 % výrobných parametrov; analyzovať spoľahlivosť viac ako 40 % technologických zariadení a vyvinúť opatrenia na zabránenie stratám ropných produktov a zníženiu ich kvality.
Do roku 2020 má Gazprom Neft za cieľ dosiahnuť 100 % schopností centra riadenia výkonnosti. Medzi deklarované ukazovatele patrí analýza spoľahlivosti všetkých zariadení, predchádzanie stratám v kvalite a kvantite výrobkov a prediktívne riadenie technologických odchýlok.
Daria Kozlová, senior konzultantka spoločnosti VYGON Consulting:„Vo všeobecnosti integrované riešenia prinášajú významné ekonomický efekt pre priemysel. Napríklad podľa Accenture by ekonomický efekt digitalizácie mohol byť viac ako 1 bilión dolárov. Preto, pokiaľ ide o veľké vertikálne integrované spoločnosti, je zavedenie integrovaných riešení vysoko opodstatnené. Je to však opodstatnené aj pre malé spoločnosti, pretože zlepšenie efektívnosti im môže uvoľniť dodatočné prostriedky znížením nákladov, zvýšením efektívnosti riadenia pracovného kapitálu atď.
Diskutujte o 0
V časti Nové slovo Apparat hovorí o nedávno vznikajúcich pojmoch súvisiacich s novou spoločnosťou. Toto vydanie obsahuje digitálne dvojča. Počítač, ktorý o vás vie všetko a dokáže napodobniť vaše správanie.
Digitálne dvojča
Technologický sen futurológa a zakladateľa nadácie Acceleration Studies Foundation, Johna Smarta, taký špeciálny počítačové programy schopný napodobňovať správanie konkrétnych ľudí. Pomocou rôznych technológií na zhromažďovanie a analýzu vašich údajov bude počítač schopný odpovedať na vaše listy namiesto vás a dokonca komunikovať s vašimi príbuznými, keď ste vy sami zaneprázdnení. Digitálne dvojičky by sa podľa Smarta mali objaviť v priebehu najbližších piatich rokov.Predpokladá sa, že na vytvorenie digitálneho dvojčaťa bude špeciálny softvér analyzovať vašu korešpondenciu v sociálnych sieťach a e-mail, históriu prehliadania a nákupy v internetových obchodoch, informácie z nositeľných zariadení, smartfónov resp inteligentné hodinky a akékoľvek ďalšie dostupné informácie. Na základe týchto údajov bude možné pomocou špeciálnych algoritmov naprogramovať vaše správanie: ako by ste odpovedali partnerovi na obchodný list, aby ste povedali deťom ich správu na Facebooku. Počítače už vedia veľa o našich preferenciách, napríklad reklamné spoločnosti analyzujú naše vyhľadávané výrazy a emaily, vytvorte profil každému človeku a snažte sa mu zobrazovať len tie reklamy, ktoré ho naozaj zaujmú.
Do našich životov sa začína vkrádať aj softvér, ktorý napodobňuje ľudské správanie: digitálnych asistentov- Siri od Apple, Cortana od Microsoftu a Watson od IBM - komunikujú s používateľom, odpovedajú na jeho otázky, dokážu udržiavať konverzáciu aj na abstraktné témy. Boli vyvinuté prvé chatboty, ktoré úspešne prejdú Turingovým testom – to znamená, že zavádzajú ľudí, ktorí s nimi komunikujú a nútia ich uveriť, že nejde o umelú inteligenciu, ale o skutočného človeka.
Vedci zvažujú aj fantastickejšie možnosti vytvorenia digitálneho dvojčaťa: kompletnú digitalizáciu mozgu, takzvaný upload vedomia. Práca v tomto smere je však zatiaľ len v plienkach: napríklad v rámci projektu Blue Brain by sa do roku 2023 mala plne simulovať digitálna verzia neokortexu, hlavnej časti ľudskej mozgovej kôry.
Ako používať digitálne dvojča
Porozprávajte sa s človekom po jeho smrti
Jedným z najambicióznejších plánov je vytvorenie takého dvojníka, ktorý môže nahradiť človeka po jeho smrti. „Keď ty a ja zomrieme, naše deti neprídu do našich hrobov. Pôjdu spustiť naše digitálne dvojičky a porozprávať sa s nimi,“ hovorí John Smart. „Nech znie tento scenár trochu pritaženo za vlasy,“ dodáva. „Ľudia však už stavajú múr nárekov na stránkach zosnulých príbuzných v sociálnych sieťach a posielajte im súkromné správy.“ Takéto perspektívy milujú spisovatelia a režiséri sci-fi. Napríklad jedna zo zápletiek v sérii Black Mirror rozpráva, ako mladá žena nahradila svojho manžela, ktorý zomrel pri autonehode, digitálnou kópiou. Neskôr vedomie svojho manžela „nahrala“ do androidového robota – teda prakticky ho oživila.
Osobný asistent
Táto možnosť je oveľa jednoduchšia na implementáciu a nevyžaduje to vysoký stupeň kognitívne schopnosti. Do istej miery sa to už realizuje napr digitálny asistent Asistent Google analyzuje váš e-mail a vyhľadávania, aby vám poskytol návrhy, ktoré vám uľahčia život. Digitálne dvojča vám však môže nielen niečo povedať, ale aj prevziať niektoré z vašich úloh, aj keď celkom jednoduché: dohodnúť si stretnutie s lekárom, dohodnúť si obchodné stretnutie a v predajni ukázať na produkty, ktoré sú najvhodnejšie pre vašu stravu z hľadiska obsahu.užitočných látok.
Nevýhody projektu
Jedným z hlavných nedostatkov tohto konceptu, ktorý uznáva aj jeho ideológ John Smart, je úplné narušenie súkromia. Program prečíta všetku vašu korešpondenciu, analyzuje nákupy a vo všeobecnosti všetkými možnými spôsobmi prenikne do toho, čo sa nazýva osobný život. Veľké korporácie, ktoré zbierajú menej dát, už čelia protestom.
John Smart
ideológ vytvorenia digitálnych dvojčiatViete, rád by som si uložil svoje zdravotné a finančné informácie do malého trezoru, aby sa k nim nikto nedostal. Ale takéto myslenie je atavizmus. Ak neobetujete svoje súkromie, veľa nezískate. Som si istý, že pokiaľ budú mať ľudia pocit, že majú technológiu pod kontrolou, ochrana údajov bude druhoradá.
Obrázok: Edward Blake Edwards
Nedávno prezident Sberbank German Gref povedal, že o 5 rokov umelá inteligencia nahradí veľa ľudí: 80 % rozhodnutí budú robiť stroje, čo povedie k tomu, že o prácu prídu desaťtisíce ľudí.
Expert na strojové učenie a umelú inteligenciu Pedro Domingos ide ešte ďalej: navrhuje, aby ľudia získali počítačový psychologický model svojej osobnosti. aká bude?
Sex, klamstvá a strojové učenie
Digitálna budúcnosť sa začína uvedomením si skutočnosti: interakcia s počítačom – či už je váš vlastný smartfón alebo server vzdialený tisíce kilometrov - zakaždým, keď to urobíte na dvoch úrovniach. Prvým je túžba okamžite získať to, čo potrebujete: odpoveď na otázku, produkt, ktorý chcete, novú kreditnú kartu. Na druhej úrovni, strategickej a najdôležitejšej, poviete počítaču o sebe.
Čím viac ho naučíte, tým lepšie vám bude slúžiť alebo manipulovať.
Aký model svojej osobnosti chcete ponúknuť počítaču? Aké údaje mu môžu byť poskytnuté, aby zostavil tento model? Tieto otázky je potrebné mať na pamäti vždy, keď interagujete s algoritmom strojového učenia – rovnako ako pri interakcii s ľuďmi.
digitálne zrkadlo
Zamyslite sa nad všetkými svojimi údajmi, ktoré sú uložené vo všetkých počítačoch na svete. Sú to e-maily, dokumenty MS Office, texty, tweety, účty Facebook a LinkedIn, história vyhľadávania na internete, kliknutia, stiahnuté súbory a objednávky, úverová história, dane, telefónne a zdravotné záznamy, informácie o jazde zaznamenané v palubný počítač vášho auta, mapu pohybov zaregistrovaných vaším mobilný telefón, všetky obrázky, ktoré ste kedy urobili, krátke vystúpenia na záznamoch z bezpečnostných kamier.
Ak by mal budúci životopisec prístup iba k tomuto „výťahu údajov“ a k ničomu inému, aký by mal obraz? Pravdepodobne dosť presné.
Predstavte si, že ste vzali všetky svoje údaje a dali ich skutočnému hlavnému algoritmu budúcnosti, ktorý už má vedomosti o ľudskom živote, ktoré ho môžeme naučiť. Vytvorí váš model a vy ho môžete nosiť na flash disku vo vrecku. Samozrejme, bude to skvelá pomôcka na introspekciu – ako sa na seba pozrieť do zrkadla. Ale zrkadlo by bolo digitálne a ukázalo by nielen váš vzhľad, ale všetko, čo sa dá naučiť, keď vás sleduje. Zrkadlo mohlo ožiť a rozprávať.
Výhody digitálneho dvojčaťa
Čo by ste chceli robiť, aké úlohy zveriť svojej digitálnej spriaznenej duši? Pravdepodobne prvá vec, ktorú by ste od svojej modelky chceli, je dať jej pokyn, aby vo vašom mene vyjednávala so svetom: pustite ju do kyberpriestoru, aby pre vás hľadala najrôznejšie veci.
Zo všetkých kníh na svete vám odporučí tucet, ktoré si budete chcieť prečítať ako prvé, a rada je taká hlboká, že by Amazon ani nesníval. To isté sa stane s filmami, hudbou, hrami, oblečením, elektronikou, čímkoľvek. Samozrejme, vaša chladnička bude vždy plná. Model bude filtrovať váš e-mail a hlasová schránka, novinky na Facebooku a aktualizácie na Twitteri, a ak je to vhodné, odpovedzte za vás.
Postará sa o všetky nepríjemné maličkosti moderný život ako je kontrola účtov za kreditné karty, odvolávanie sa na nesprávne transakcie, plánovanie rozvrhu, obnovovanie predplatného a podávanie daňových priznaní. Tá vám liek vyberie, overí sa u vášho lekára a objedná v internetovom obchode.
Model vám povie, kto sa vám páči. A potom, čo sa spoznáte a obľúbite si, váš model sa spojí s modelom vášho vyvoleného a vyberie si reštaurácie, ktoré sa vám obom budú páčiť. A tu to začína byť naozaj zaujímavé.
Modelová spoločnosť
Vo veľmi rýchlo sa blížiacej budúcnosti nebudete jediným človekom s „digitálnou polovičkou“, ktorý bude vaše objednávky vykonávať nepretržite. U každého sa objaví podobný model osobnosti a modelky budú spolu neustále komunikovať.
Ak si hľadáš prácu a firma má X zamestnancov, tak jej model urobí pohovor s tvojou. Ich „rozhovor“ sa bude v mnohom podobať skutočnému, „živému“ – váš model bude dobre poučený, napríklad nebude o vás prezrádzať negatívne informácie – celý proces však zaberie len zlomok sekundy .
Vo svete hlavného algoritmu sa „moji ľudia budú kontaktovať s vašimi“ stane „môj program bude kontaktovať váš program“. Každá osoba bude mať družinu robotov, ktorých cieľom je uľahčiť a spríjemniť cestu po svete. Dohody, rokovania, stretnutia – to všetko sa zorganizuje skôr, ako pohnete prstom.
Vaša digitálna spriaznená duša bude ako posilňovač riadenia: život pôjde tam, kam chcete, no s menším úsilím z vašej strany.
To neznamená, že sa ocitnete vo „filtračnej bubline“ a bez prekvapení uvidíte len to, čo sa vám zaručene bude páčiť. Digitálny človek bude oveľa múdrejší, dostane pokyn, aby nechal priestor náhode, nechal vás ohmatať si nové zážitky, hľadať šťastné náhody.
Ako sa modely zdokonaľujú, interakcia sa bude čoraz viac podobať tomu, čo by sa stalo v reálnom svete, ale bude sa to diať in silico a miliónkrát rýchlejšie. Kyberpriestor zajtrajška sa premení na veľmi rozsiahly paralelný svet, ktorý si vyberie všetko najsľubnejšie na vyskúšanie v realite. Bude to ako nové, globálne podvedomie, kolektívne „Id“ ľudstva alebo „To“.
Dnešný svet je pozoruhodný tým, že sa v počítačoch začali objavovať teórie mysle. Zatiaľ sú tieto teórie stále primitívne, ale rýchlo sa rozvíjajú a budeme s nimi musieť pracovať o nič menej ako s inými ľuďmi, aby sme dostali to, čo chceme.
Na základe materiálov z knihy "Najvyšší algoritmus"
V Rusku je dnes ťažké hovoriť o 4. priemyselnej revolúcii, ale veríme, že je potrebné hovoriť. Medzi technologickými ťahúňmi v priemyselných podnikoch novej generácie budú platformy pre priemyselný internet vecí, ktoré implementujú koncept digitálneho dvojčaťa.
Analytici Forrester definujú digitálne dvojča ako vytvorenie skutočného fyzického objektu v abstraktnej digitálnej forme, ktorý funguje ako sprostredkovateľ akéhokoľvek spojenia so skutočným zariadením.
Podľa General Electric je myšlienkou digitálneho dvojčaťa ísť nad rámec len práce s digitálnymi modelmi. Spoločnosť tvrdí, že údržba bude prebiehať aj v synchronizácii s digitálnym modelom skutočného zariadenia prostredníctvom senzorových systémov a komunikácie.
Analytická agentúra Gartner predpovedá, že do roku 2021 bude polovica veľkých priemyselných spoločností využívať digitálne dvojčatá a v dôsledku toho tieto organizácie získajú 10% zvýšenie prevádzkovej efektivity.
„Digitálne dvojčatá sú hnacou silou vplyvu internetu vecí na podnikanie tým, že ponúkajú výkonný spôsob monitorovania a správy aktív a procesov,“ povedal Alfonso Velosa, viceprezident pre výskum spoločnosti Gartner. Pre náš tím je to obzvlášť vzrušujúce, keďže sme v projekte SAYMON veľmi úzko zapojení do automatizovaného monitorovania a kontroly, vrátane informačné systémy a internetové veci. Samozrejme, konkurencia na trhu platforiem pre správu internetu vecí je dosť silná – doslova každá veľká digitálna korporácia dnes tvrdí, že má platformy, no nie každému sa podarilo urobiť vlastný vývoj alebo získať spoločnosť s hotovým riešením. Často je vyhlásenie o dostupnosti daňou za slušnosť - existuje technologický trend, existuje vyhlásenie spoločnosti.
Dnes ešte nepracujeme s digitálnymi modelmi a kresbami – sme otvorení partnerom so skúsenosťami v tejto oblasti. Na tento moment existujú skúsenosti zo spolupráce s firmou, ktorá tvorí fotorealistické kópie priemyselných objektov a výsledkom je samostatný projekt VIOTR, ktorý kombinuje silu digitalizovaného priestoru so schopnosťou získavať dáta z reálnych senzorov a kamier, schopnosť na ovládanie spínačov, relé a klapiek v reálnom svete. Projekt VIOTR je dnes zameraný na vzdelávacie technológie budúcnosti, no v podstate je súčasťou konceptu digitálneho dvojčaťa.
Presne to formulujú aj naši kolegovia z Computer Weekly – nový prístup zahŕňa riadenie komunikácie medzi okrajovými zariadeniami a interné systémy a zrkadlový odraz zmeny vo virtuálnom modeli zariadenia – inými slovami, objaví sa digitálne dvojča.
Príklady ukazujú, že aj pri takých jednoduchých operáciách, ako je ovládanie zámkov dverí, môžete dosiahnuť značné úspory pri prevádzke. Spoločnosť Dormakaba, ktorá vyrába inteligentné zámky dverí, používa ovládací softvér od roku 2012 práca v teréne ServiceMax podniku tým, že mu pomáha kontrolovať jeho inštalácie. Podrobné údaje o prevádzke jednotlivých dverí pomáhajú spoločnosti Dormakaba a jej partnerom efektívnejšie riadiť budovy. Nedávna štúdia Vanson Bourne pre ServiceMax zistila, že priemyselné spoločnosti strácajú 260 000 dolárov za hodinu v dôsledku neplánovaných odstávok. Predpovedanie zlyhania pomocou digitálnych dvojčiat môže pomôcť prekonať tento problém. Digitálne dvojča môže poskytnúť inžinierom v Dormakabe aktuálny záznam o každej akcii alebo udalosti, ktorú senzory na dverách zaregistrujú, zaznamenajú inštalácie komponentov a aktualizácie firmvéru a môžu byť použité. servisný tím Dormakaba určiť životnosť výrobku spolu s Detailný popis bezpečnostný denník, ktorý je priviazaný k dverám. Dôležité je tiež zabezpečiť úzku komunikáciu s dodávateľmi dielov a komponentov a manažmentom životný cyklus produkt, ktorý poskytuje mimoriadne presnú úroveň kontroly a služieb. Použitím predikcie digitálneho zámku spoločnosť Dormakaba očakáva zníženie počtu hovorov zákazníkov a zlepšenie kvality služieb. Spolu so Swisscom vznikla cloudová platforma na správu zámkov. Školenie partnerov je dôležitým prvkom tejto inovácie a obchodnej transformácie, uznáva Dormakaba.
V správe Gartneru Digitálne dvojičky ovplyvnia ekonomické a obchodné modely Analytická firma vychádza z analógie medzi množstvom zhromažďovaných údajov, ktoré vykonávajú spoločnosti ako Google, Amazon a Netflix, a množstvom údajov, ktoré digitálne dvojčatá v priemyselných firmách vytvoria na neustále monitorovanie prevádzky zariadení pripojených k riadiacim systémom.
Analytici varujú, že si to bude vyžadovať ešte väčšiu kontrolu nad komponentmi a aktualizáciami softvéru a bude to vyžadovať, aby sa výrobcovia automobilov stali dodávateľmi softvéru. „Prevádzkovatelia aktív budú musieť svojim prevádzkovým jednotkám pridať softvérové zručnosti, pretože pridávajú inteligentnejšie aktíva a tiež pridávajú vlastníctvo softvér a údaje do zmlúv o podpore,“ varujú analytici.
Obrázok z https://www.ge.com/ Existuje lepší spôsob. Identifikácia spôsobov na zlepšenie efektívnosti dizajnu a technologických procesov navrhovania
Aaron Frenkel, Jan Larssen
Výroba produktov je nepochybne najdôležitejšou súčasťou všetkých procesov životného cyklu. V tejto fáze sa nápady menia na skutočnosť. A čo viac, bez koordinovaného dizajnu a výrobných procesov, ktoré zaistia úspešnú montáž produktu v dielni, nápady zostanú len krásnymi náčrtmi alebo nebudú úplne zrealizované. Po mnoho rokov zostali metódy navrhovania a vývoja technologických procesov nezmenené, pričom si zachovali všetky tradičné nevýhody, ktoré vedú k zvýšeniu nákladov a času. Vzhľadom na to, že inovácie sa dnes stali životne dôležitými pre prežitie strojárskych podnikov, Siemens PLM Software analyzoval predvýrobné procesy s cieľom identifikovať spôsoby ich ďalšej optimalizácie. V tomto článku Aaron Frankel, vrchný riaditeľ marketingu pre strojové riešenia, a Jan Larsson, vrchný riaditeľ marketingu pre Európu, Stredný východ a Afriku v spoločnosti Siemens PLM Software, diskutujú o tom, ktoré zdroje neefektívnosti by sa mali odstrániť, aby bolo možné implementovať koncepciu „digitálneho dvojčaťa produktu“ a ako to ovplyvní spôsob výroby produktov.
krásna symfónia
Ak sa ocitnete v modernej továrni, uvidíte úžasnú symfóniu ľudskej práce, robotov a strojov, pohybu materiálov a súčiastok – všetko urobené s presnosťou na sekundu, aby ste dodržali harmonogram. Obrázok je jednoducho fantastický.
No v zákulisí uvidíme zastarané procesy dizajnu a technologickej prípravy výroby. Nebudeme nikoho kritizovať. Vývoj dizajnu produktu nie je sám o sebe malým úspechom. Dizajn môže byť veľmi náročná úloha. V niektorých prípadoch sa produkt skladá z miliónov častí a na jeho vytvorení pracujú tisíce zamestnancov a partnerov, často na celom svete. Navyše kritické priemyselné odvetvia, ako je elektronika (rýchlejšie procesory, miniaturizácia), automobilový priemysel (ekologické a znižovanie emisií) a letecký priemysel (zelené a kompozitné materiály), sa neustále snažia optimalizovať a urýchliť proces vytvárania nových produktov. Vzhľadom na vysokú zložitosť riešených úloh je neochota odkloniť sa od v praxi overených predvýrobných procesov celkom pochopiteľná. Naši zákazníci však hlásia bežné problémy s dizajnom a výrobou produktov, ktoré v niektorých prípadoch vedú k nákladným oneskoreniam.
Bežné problémy
Jedným z najvážnejších problémov, ktorý vidíme, je, že dizajnéri a technológovia používajú rôzne systémy. V praxi to vedie k tomu, že dizajnéri prenášajú svoj vývoj na technológov, ktorí sa snažia vytvárať technologické procesy v počítačové systémy na ktoré sú zvyknutí. V tomto scenári – a vyskytuje sa to veľmi často – dochádza k desynchronizácii informácií, čo sťažuje kontrolu situácie. Okrem toho sa zvyšuje pravdepodobnosť chýb.
Problémy sa pravidelne vyskytujú pri vývoji pôdorysov dielní. Dôvodom je, že rozloženia sa zvyčajne vytvárajú vo forme 2D pôdorysov a papierových výkresov. Je to dlhý a namáhavý proces. 2D výkresy sú dôležitou súčasťou procesu, ale nemajú potrebnú flexibilitu. Často sa stáva, že preskupenie zariadení v dielni nie je na výkrese upevnené. Problém sa zhoršuje najmä pri pôsobení na rýchlo sa meniacich trhoch (napr. spotrebná elektronika), ktoré si vyžadujú neustále rozširovanie a modernizáciu výrobných systémov. prečo? Pretože dvojrozmerným usporiadaniam chýba inteligencia a asociatívnosť. Zabraňujú technológom presne vedieť, čo sa deje v dielni a robiť rýchle rozhodnutia.
Po vytvorení dispozície sa vypracuje technologická trasa. Spravidla potom prechádza fázou kontroly. Tu leží ďalšia významná prekážka rastu efektívnosti. Technológovia zvyčajne musia počkať, kým sa zariadenie nainštaluje, aby zhodnotili výkon zariadenia. Navyše, ak sú charakteristiky nižšie, ako sa očakávalo, potom je príliš neskoro na vývoj alternatívnej technológie. Naše skúsenosti ukazujú, že táto situácia vedie k značným oneskoreniam.
Nakoniec zákazníci hlásia ešte dva problémy na konci predprodukčného cyklu. Ide o hodnotenie výkonu jednotlivých operácií a celého technologického procesu ako celku.
Vzhľadom na vysokú zložitosť modernej výroby a častý nedostatok koordinácie medzi rôzne systémy Pri projektovaní procesov nie je jednoduché identifikovať, ktoré konkrétne prevádzky alebo výrobné oblasti spôsobujú oneskorenia v prevádzke celej linky. A pokiaľ ide o skutočnú výrobu produktu, zákazníci uvádzajú, že je zvyčajne mimoriadne ťažké posúdiť produktivitu a mieru zhody skutočných procesov s plánovanými. A opäť je problémom vysoká komplexnosť, ako aj chýbajúca spätná väzba medzi výrobou, dizajnérmi a technológmi.
Digitálne dvojča
Digitálne dvojča je virtuálna kópia skutočného objektu, ktorá sa správa rovnako ako skutočný objekt. Bez toho, aby sme tu zachádzali do technických detailov našich produktov, stačí povedať, že naše nástroje Product Lifecycle Management (PLM) poskytujú kompletnú digitálnu platformu. Podporuje používanie digitálnych dvojčiat, ktoré presne modelujú komplexný dizajn produktov a výrobné procesy.
Čo to všetko znamená v praxi? Pozrime sa ešte raz na vyššie uvedené kroky a ukážme hlavné funkcie, ktoré nový prístup poskytuje.
Stavebníctvo
NX (a ďalšie CAD systémy) vytvorí model produktu a odošle ho do Teamcenteru vo formáte 3D JT. V priebehu niekoľkých sekúnd aplikácia vytvorí tisíce rôznych návrhov virtuálnych produktov, ktoré presne zodpovedajú skutočnému produktu. Na identifikáciu potenciálnych problémov sa zároveň využívajú technológie spracovania veľkých dát, konštrukčné a technologické informácie (PMI) obsiahnuté v modeloch (tolerancie, lícovanie, vzťahy medzi dielmi a zostavami), ako aj základný popis technologického procesu. Tento prístup bol už odskúšaný v praxi pri tvorbe našej spoločnosti elektronické produkty. Napríklad sme boli schopní okamžite zistiť, že závitové otvory na výstupnom video konektore nie sú presne zarovnané s otvormi pre skrutky na doske plošných spojov. Ak by sa chyba neodhalila, malo by to za následok reklamáciu zo strany zákazníkov: konektor sa mohol uvoľniť z vytlačená obvodová doska. Včasná identifikácia konštrukčných chýb výrazne šetrí čas a peniaze, a to ako pri vývoji technológie, tak aj vo výrobe.
Navrhovanie technologických procesov
Digitálne dvojča zlepšuje spoluprácu medzi dizajnérmi a technológmi, optimalizuje výber miesta a technológie výroby, ako aj alokáciu potrebných zdrojov. Zvážte príklad vykonania zmien v procese zostavovania. Pomocou nášho softvér, procesní inžinieri na základe novej špecifikácie návrhu pridávajú do pracovného 3D modelu procesu nové operácie. Je možné simulovať akýkoľvek výrobný systém odkiaľkoľvek na svete: povedzme technológovia v Paríži pripravujú výrobu v závode v Riu. S informáciou o čase pre každú pridanú operáciu technológovia skontrolujú, či nová technologická cesta spĺňa stanovené ukazovatele výkonnosti. Ak tomu tak nie je, potom sa technologické operácie vymenia alebo preusporiadajú. Potom sa opäť vykoná numerická simulácia, kým zvolená technologická cesta nevyhovuje požiadavkám. Nový pracovný postup je okamžite k dispozícii všetkým vývojárom na schválenie. Ak sa zistia nejaké problémy, dizajnéri a technológovia spolupracujú na ich odstránení.
pôdorysy predajne
Pri práci na layoutoch odporúčame vytvoriť digitálne dvojča obsahujúce mechanické zariadenia, automatizačné systémy a zdroje a jasne súvisiace s celým „ekosystémom“ dizajnu a technologickej predvýroby. Pomocou sady PLM nástrojov je možné prehadzovať technologické operácie pomocou drag and drop. Rovnako jednoduché je umiestnenie zariadení a personálu na výrobnú linku a simulácia jej prevádzky. Je to veľmi jednoduché, no zároveň výnimočné efektívna metóda tvorba a úprava technologických postupov. Keď sa vykonajú konštrukčné zmeny, ktoré si vyžadujú nový priemyselný robot, špecialisti na numerickú simuláciu napríklad kontrolujú, či je možné nainštalovať robota tejto veľkosti bez toho, aby narazil na dopravník. Projektant plánu predajne vykoná potrebné úpravy a pripraví oznámenie o zmenách, na základe ktorého nákupné oddelenie nakúpi nové vybavenie. Táto analýza dôsledkov vykonaných zmien vám umožní vyhnúť sa chybám a v prípade potreby okamžite informovať dodávateľov.
Kontrola technologických konštrukčných rozhodnutí
Vo fáze kontroly sa používa digitálne dvojča na virtuálne overenie procesu montáže. Virtuálne modelovanie a kvantitatívna analýza vám umožňuje vyhodnotiť všetky faktory spojené s manuálnou prácou pri montáži a identifikovať problémy, ako je napríklad nepohodlné držanie tela pracovníka. To umožňuje vyhnúť sa únave a pracovným zraneniam. Na základe výsledkov simulácie sa vytvárajú tréningové videá a návody.
Optimalizácia výkonu
Digitálne dvojča slúži na štatistické modelovanie a vyhodnocovanie navrhnutého technologického systému. Pomocou neho je ľahké určiť, či sa má použiť manuálna práca, roboty alebo kombinácia robotov a robotníkov. Všetky procesy je možné numericky simulovať až po spotrebu energie jedného stroja, aby sa technológia čo najviac optimalizovala. Analýza ukazuje, koľko dielov sa vyrába v každej operácii. To zaisťuje, že výkon skutočnej výrobnej linky bude zodpovedať cieľu.
a skutočných svetov. To vám umožní porovnať dizajnový projekt so skutočne vyrobeným.
produktu. Obrázok ukazuje, ako sa používajú technológie veľkých dát
na zber aktuálnych informácií o kvalite produktov, ktoré sa prenášajú na analýzu
k digitálnemu dvojčaťu uloženému v Teamcenter
Výroba produktu
Digitálne dvojča poskytuje spätná väzba medzi skutočným a virtuálnym svetom, čo umožňuje optimalizovať výrobné procesy produktov. Technologické pokyny sa prenášajú priamo do dielne, kde ich spolu s videami dostanú operátori zariadení. Operátori poskytujú výrobné údaje dizajnérom (napríklad medzeru medzi dvoma skrutkami panelov), zatiaľ čo iné automatizované systémy zhromažďujú údaje o výkone. Potom nasleduje porovnanie konštrukčného projektu a skutočne vyrobeného produktu, pričom sa zisťujú a eliminujú odchýlky.
Nové prístupy k práci
Použitie digitálneho dvojčaťa, ktoré je presnou kópiou skutočného produktu, pomáha rýchlo identifikovať potenciálne problémy, urýchľuje prípravu výroby a znižuje náklady. Prítomnosť digitálneho dvojčaťa navyše zaručuje možnosť výroby produktu navrhnutého dizajnérmi; všetky technologické procesy sú aktualizované a synchronizované; vyvinuté technológie sa ukázali ako použiteľné a výroba funguje presne podľa plánu. Digitálne dvojča vám umožňuje otestovať, ako možno nové technológie integrovať do existujúcich výrobných liniek. Tým sa eliminujú riziká spojené s nákupom a inštaláciou zariadení.
Strojárstvo je jedným z najvyspelejších odvetví svetového priemyslu, kde sa v praxi dlhodobo používajú osvedčené, ale zastarané prístupy k technologickej príprave výroby. Je čas priniesť ducha inovácie, ktorý dláždi cestu k úspechu vo vývoji a výrobe produktov. Je čas vyskúšať niečo nové!