Цифровой двойник предприятия

Мы внедряем технологию Цифровых двойников и нейросетей для промышленных предприятий «под ключ»:

Заполните форму
и получите Коммерческое предложение на внедрение

Цифровой двойник - это виртуальный прототип реальных производственных активов - скважины, турбины, ветроэлектростанции и т.д. Это сложный программный продукт, он создается на основе широкого спектра данных и с использованием многочисленных датчиков Интернета Вещей (IoT) и Промышленного Интернета Вещей (IIoT). Цифровая модель помогает изменять рабочие параметры оборудования и вносить усовершенствования намного быстрее и безопаснее, чем при экспериментировании на реальных объектах.

Цифровые двойники используются не только в промышленно-производственной деятельности, но и в  управлении организациями (менеджменте).

Что выбрать, решение под заказ или готовое решение «из коробки» ?

• Универсальная платформа управления цифровыми двойниками, которая дополняет существующие ИТ-решения на различных заводах и объединяет их в единую систему. Решение предназначено для интеграции цифровых советчиков, то есть рекомендательных алгоритмов, имитационного моделирования, сравнения советчиков от разных поставщиков, создания единых правил их работы.
• Платформа для разработки и эксплуатации цифровых двойников с системами предиктивной аналитики для отслеживания состояния оборудования, выявления неисправностей и прогнозирования их работы на производствах различного рода. Позволяет создавать и настраивать персональные дашборды и отчеты по работе оборудования. Решение интегрируется с существующими базами данных и SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition — программно-аппаратный комплекс сбора данных и диспетчерского контроля).
  
• Система управления процессами непрерывного производства с помощью цифрового двойника. Она предназначена для предприятий химического производства, нефтехимии и нефтепереработки. Различные модули включают моделирование производства, согласование материального баланса, календарное планирование, систему сбора производственных данных, сервер расчета массы произведенной продукции, отчетность.

Системы цифрового моделирования, мониторинга, управления производством и промышленной аналитики:

• Платформа представляет собой комплекс программных средств для цифровизации различных производств. В ее задачи входит сбор и хранение данных в реальном времени, централизованное создание и интеграция цифровых решений, контроль ключевых данных производства. Платформа позволяет обеспечить единую структуру хранения информации различных форматов, ее защиту, управление моделями данных, интеграцию с бизнес-приложениями и внешними системами, а также визуализацию.
• Платформа для управления, оптимизации и создания автономных информационных систем на различных производствах, включая авиа- и автомобилестроение, добычу полезных ископаемых, сельское хозяйства и другие. Среди основных функций — моделирование и подключение устройств, диагностические алгоритмы, файловый архив, авторизация и аутентификация. В платформу встроен редактор пользовательских интерфейсов для создания дашбордов, который поддерживает сторонние элементы со специализированных ресурсов.
  
• Система предназначена для автоматизации процессов технического обслуживания и ремонта (ТОиР) на предприятиях. Среди отраслей применения — горнодобывающая промышленность, приборостроение, машиностроение, сервисные организации. Решение представляет собой набор приложений промышленного интернета вещей (IIoT) и дополненной реальности (AR), обеспечивающих мониторинг оборудования на основе цифрового двойника. При помощи системы можно выполнять операции ТОиР в режиме AR, разрабатывать 2D- и 3D-контент, формировать заявки на выполнение работ и планировать обслуживание. Система автоматически составляет отчеты по работам, включая хронометраж и фотофиксацию этапов.
  
• Платформа управления производственными системами и оптимизации их работы в металлургии, добывающей и нефтегазовой промышленностях, автомобилестроении. Она формирует предиктивную аналитику, позволяющую прогнозировать техническое состояние оборудования, а также диагностировать развивающиеся дефекты и аномалии. Решение используется для разработки цифровых двойников технологических процессов.
  
• Система информационного моделирования и 3D-проектирования объектов промышленного и гражданского строительства. В нее входят инструменты для создания генеральных планов объектов, в том числе — городской инфраструктуры; разработки архитектурно-строительной части; проектирования различных типов трубопроводных систем и другие.
  
• Программно-аппаратный комплекс для оптимизации процесса производства в металлургической отрасли. В его основе — данные, получаемые с различных сенсоров, а также из информационных систем предприятия. Решение в режиме реального времени предоставляет описание текущего состояния процессов, прогнозы относительно развития ситуации и рекомендации по корректировке.
  
• Платформа обеспечивает получение телеметрической информации с датчиков, инженерных систем, счетчиков, различных источников информации на производствах различного профиля. Обеспечивает централизованное хранение, обработку и наглядное представление показателей. Также платформа выполняет мониторинг, сбор и обработку данных, автоматический контроль показателей на основе заданных параметров, оповещение персонала о нарушениях и аварийных ситуациях.

Создание цифрового двойника организации

Цифровой двойник - это цифровое представление объекта или системы реального мира. Такая модель позволяет использовать все виды расширенной аналитики, например, для:

• Профилактическое обслуживание
• Оптимизация ресурсов
• Управление потоками
• Разработка продукта

Цифровые двойники используются во всех видах настроек в физическом мире, например:

• Авиационные двигатели, грузовики, локомотивы, автомобили: например, у Tesla есть цифровой двойник для каждого автомобиля, который они строят, и если у водителя стучит дверь, это можно исправить, загрузив программное обеспечение, которое настраивает гидравлику этой конкретной двери.
• Ветряные турбины, нефтяные вышки, электростанции, умные фабрики, индустрия 4.0
• Умные здания, умные дома
• Персонализированные модели пациентов в здравоохранении

А технология Интернета вещей позволит использовать гораздо больше вариантов. Цифровой двойник вашей организации (DTO) - это точно такая же цифровая модель, которая показывает, как построено, функционирует и развивается ваше предприятие. Эта идея не совсем нова, хотя термин был введен совсем недавно. Корпоративные модели, которые мы поддерживаем в наших продуктах на протяжении многих лет, конечно же, являются такими цифровыми представлениями вашей организации!

Однако есть некоторые новые разработки. В прошлом такие модели разрабатывались и поддерживались отдельно от действующего бизнеса. Сегодня мы можем интегрировать оперативные данные в наши модели из множества различных источников. Как утверждалось ранее, упомянутом вверху, это открывает целый ряд новых возможностей.

Общеизвестно, что при создании технических систем цифровые двойники позволяют инженерам экономить время и деньги. Один из примеров – проектирование и производство авиадвигателей для самолётов. Испытания авиадвигателя – это очень дорогостоящие и технологически сложные процедуры. Необходимо проработать разные режимы (взлётный, горизонтальный полёт, посадка), разные высоты полёта (эшелоны), разные климатические условия (температура, дождь, снег, давление), отказы разных систем и многое другое. Поэтому разрабатывается цифровой двойник авиадвигателя, чтобы заранее до начала физических испытаний всё это смоделировать, оценить все параметры и факторы, выполнить детальный анализ и затем корректировки (доработки).

С организациями (заводами, фабриками, финансовыми компаниями, банками, торговыми сетями и т.д.) ситуация полностью аналогичная. Необходим цифровой двойник организации, чтобы обладать абсолютно полной информацией о её работе, анализировать влияние различных внешних и внутренних факторов, внедрять изменения, выбирать лучшие стратегии, выполнять проекты организационного развития, оптимизации бизнес-архитектуры, автоматизации и роботизации.

Главные термины и определения

В данной предметной области есть 2 стандарта:

• ГОСТ Р 57700.37-2021. Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники изделий. Общие положения.
• ISO 23247-1:2021. Automation systems and integration. Digital twin framework for manufacturing. Part 1: Overview and general principles.

В российском стандарте установлены следующие 2 термина и определения:

• Цифровая модель изделия – система математических и компьютерных моделей, а также электронных документов изделия, описывающая структуру, функциональность и поведение вновь разрабатываемого или эксплуатируемого изделия на различных стадиях жизненного цикла.
• Цифровой двойник изделия – система, состоящая из цифровой модели изделия и двусторонних информационных связей с изделием (при наличии изделия) и (или) его составными частями.

Таким образом, первое понятие является статическим, а второе – динамическим, т.е. содержит актуальную и постоянно меняющуюся информацию о состоянии (показателях) физического объекта. Согласно стандарту ISO 23247 цифровой двойник – это цифровая модель конкретного физического элемента или процесса с подключениями к данным, которая обеспечивает конвергенцию между физическим и виртуальным состояниями с соответствующей скоростью синхронизации.

Применительно к организациям данные термины будут выглядеть следующим образом:

• Цифровая модель организации (Digital model of organization) – система математических и компьютерных моделей, а также электронных документов, описывающая деятельность организации, включая её бизнес-архитектуру и ИТ-архитектуру.
• Цифровой двойник организации (Digital twin of organization) – система, состоящая из цифровой модели организации и функциональной части, которая позволяет анализировать и контролировать (по состоянию на любой момент времени), а также прогнозировать деятельность организации.

Практические примеры

Разработка цифрового двойника организации возможна только в профессиональном программном продукте (ПП) бизнес-моделирования. Поэтому и примеры есть среди пользователей ПП данного класса. В России таких организаций уже много, но не все называют свои разработки цифровым двойником и находятся на разных уровнях его детализации и зрелости систем управления в целом.

Для ускорения и повышения эффективности разработки цифрового двойника можно использовать сборники готовых документов и моделей, например Большая библиотека бизнес-аналитика и специалиста по бизнес-процессам, Большая библиотека системного аналитика и ИТ-архитектора. Они позволят выполнить все необходимые задачи и проекты с минимальными рисками, трудозатратами и финансовыми расходами, внедрить современные наработки из практики ведущих организаций.

Цифровые двойники уже широко используются в следующих приложениях: 

Услуги здравоохранения
Точно так же, как продукты могут быть профилированы с помощью цифровых двойников, это могут делать пациенты, получающие медицинские услуги. Однотипная система данных, генерируемых датчиками, может использоваться для отслеживания различных показателей работоспособности и получения ключевых аналитических данных.

Преимущества цифровых двойников

Более эффективные исследования и разработки
Использование цифровых двойников позволяет проводить более эффективные исследования и разрабатывать продукты, при этом создается множество данных о вероятных результатах работы. Эта информация может привести к пониманию, которое поможет компаниям внести необходимые усовершенствования в продукт перед началом производства.

Повышение эффективности
Даже после запуска нового продукта в производство цифровые двойники могут помочь зеркально отображать производственные системы и контролировать их с целью достижения и поддержания максимальной эффективности на протяжении всего производственного процесса.

Срок службы продукта
Цифровые двойники могут даже помочь производителям решить, что делать с продуктами, жизненный цикл которых подходит к концу и которые нуждаются в окончательной обработке посредством утилизации или других мер. Используя цифровых двойников, они могут определять, какие материалы для продукта могут быть собраны.

Будущее цифрового двойника

Очевидно, что происходят фундаментальные изменения в существующих операционных моделях. В отраслях с интенсивным использованием активов происходит цифровое переосмысление, которое кардинальным образом меняет операционные модели, требуя интегрированного физического и цифрового представления активов, оборудования, установок и процессов. Цифровые двойники являются жизненно важной частью этой реорганизации.

Будущее цифровых двойников практически безгранично, поскольку на их использование постоянно затрачивается все больше когнитивных возможностей. Таким образом, цифровые двойники постоянно осваивают новые навыки и возможности, что означает, что они могут продолжать генерировать идеи, необходимые для улучшения продуктов и повышения эффективности процессов.