Apparat — Журнал о новом обществе. Цифровые двойники оборудования станут определяющим фактором при выборе поставщика  Секс, ложь и машинное обучение

Благодарим редакцию корпоративного журнала "Сибирская нефть" ПАО «Газпром нефть» за предоставление данного материала.

Что такое «Цифровой двойник»?

Цифровой двойник — это новое слово в моделировании и планировании производства — единая модель, достоверно описывающая все процессы и взаимосвязи как на отдельном объекте, так и в рамках целого производственного актива в виде виртуальных установок и имитационных моделей. Таким образом, создается виртуальная копия физического мира.

Применение цифрового двойника, являющегося точной копией реального актива, помогает быстро смоделировать развитие событий в зависимости от тех или иных условий и факторов, найти наиболее эффективные режимы работы, выявить потенциальные риски, встроить новые технологии в существующие производственные линии, сократить сроки и стоимость реализации проектов. Кроме того, цифровой двойник помогает определить шаги по обеспечению безопасности.

Современные технологии дают возможность построить цифровые двойники абсолютно любых производственных активов, будь то нефтеперерабатывающий завод или логистическая компания. В будущем эти технологии позволят удаленно управлять всем производственным процессом в режиме реального времени. На базе цифрового двойника можно объединить все системы и модели, используемые для планирования и управления производственной деятельностью, что повысит прозрачность процессов, точность и скорость принятия решений.

Цифрового двойника можно рассматривать и как электронный паспорт изделия, в котором фиксируются все данные о сырье, материалах, произведенных операциях, испытаниях и лабораторных исследованиях. Это значит, что вся информация, начиная с чертежей и технологии производства и заканчивая правилами техобслуживания и утилизации, будет оцифрована и доступна для считывания устройствами и людьми. Такой принцип позволяет отслеживать и гарантировать качество продукции, обеспечивать ее эффективный сервис.

От рисунков до 3D-моделей

Немного истории. Чертежи и схемы нужны были людям всегда, с момента первых изобретений — колеса и рычага, чтобы передавать друг другу информацию об устройстве этих приспособлений и правилах их использования. Сначала это были примитивные рисунки, содержащие лишь самые простые сведения. Однако конструкции становились сложнее, а изображения и инструкции — детальнее. С тех пор технологии визуализации, документирования и хранения знаний о сооружениях и механизмах прошли большой путь. Тем не менее долгое время основным носителем для фиксации инженерной мысли оставалась бумага, а рабочим пространством — плоскость.

Во второй половине ХХ века стало ясно, что привычная армия чертежников, вооруженных кульманами, уже не способна успеть за стремительным ростом развития промышленного производства и сложностью инженерных разработок. Ускорение обработки объемной и сложной информации (например, технологическая установка атмосферной перегонки нефти содержит более 30 тысяч единиц оборудования) потребовало изменения технологии работы проектировщиков, конструкторов, строителей, технологов, специалистов по эксплуатации и техническому обслуживанию. Эволюция технических средств проектирования совершила очередной виток, и в начале 90-х годов прошлого века в нефтяную отрасль пришли системы автоматизированного проектирования — САПР. Сначала они использовали двухмерные чертежи, а затем, к концу 2000-х, пришли и в 3D.

Современные системы проектирования позволяют инженерам выполнить компоновку и проектирование промышленных объектов в объемном виде с учетом всех ограничений и требований производственного процесса, а также требований промышленной безопасности

Современные системы проектирования позволяют инженерам выполнить компоновку и проектирование промышленных объектов в объемном виде с учетом всех ограничений и требований производственного процесса, а также требований промышленной безопасности. С их помощью можно создавать проектную модель той или иной установки и правильно размещать на ней технологические и технические компоненты без противоречий и коллизий. Опыт показывает, что за счет использования подобных систем удается в 2-3 раза сократить количество ошибок и несостыковок при проектировании и эксплуатации различных установок. Цифра впечатляет, если учесть, что для крупномасштабного промышленного оборудования число ошибок, которые приходится исправлять в процессе проверки проекта, исчисляется тысячами.

С точки зрения проектировщиков и строителей, использование 3D-моделей дает возможность кардинально улучшить качество проектной документации и сократить время проектирования. Построенная информационная модель объекта оказывается полезной и на этапе эксплуатации. Это новый уровень владения промышленным объектом, на котором персонал может получить любую информацию, требующуюся для принятия решения или выполнения задачи в кратчайший срок, опираясь на имеющуюся модель. Более того: когда через какое-то время потребуется модернизация оборудования, будущим проектировщикам будет доступна вся актуальная информация, с историей ремонтов и обслуживаний.

Омский пилот

Сергей Овчинников, руководитель департамента систем управления «Газпром нефти»:

Разработка и внедрение системы управления инженерными данными, без сомнения, важная часть инновационного развития блока логистики, переработки и сбыта. Функционал, заложенный в «СУпрИД», потенциал системы позволят блоку в частности и компании в целом стать лидерами в цифровом управлении инженерными данными в нефтепереработке. Более того, этот программный продукт является важной составляющей всей линейки связанных IT систем, представляющих собой фундамент создающегося сейчас Центра управления эффективностью БЛПС.

В 2014 году в «Газпром нефти» стартовал проект по созданию системы управления инженерными данными объектов нефтепереработки — «СУпрИД». В основе проекта лежит применение технологий 3D-моделирования для проектирования, строительства и обслуживания промышленных объектов. Благодаря их использованию сокращаются сроки создания и реконструкции нефтеперерабатывающих установок, повышается эффективность и безопасность их эксплуатации, снижается время простоя технологического оборудования завода. Внедрением современной системы управления инженерными данными на новейшей платформе Smart Plant for Owners/Operators (SPO) занимаются специалисты департамента систем управления блока логистики, переработки и сбыта, а также дочерней компании «ИТСК» и «Автоматика сервис».

В конце прошлого года успешно выполнен пилотный проект по разворачиванию функционала платформы и настройки бизнес-процессов для только что реконструированной установки первичной переработки нефти Омского НПЗ — АТ-9. В системе реализован функционал по хранению, управлению и актуализации информации об установке на всем ее жизненном цикле: от строительства до эксплуатации. Наряду с системой были разработаны нормативно-методическая документация, требования к проектировщику и стандарты по управлению инженерными данными. «СУпрИД» является хорошим помощником в работе, — отметил начальник установки АТ-9 Омского НПЗ Сергей Шмидт. — Система позволяет быстро получить доступ к инженерной информации о любом оборудовании, посмотреть его чертеж, уточнить технические параметры, локализовать местоположение и выполнить замеры на трехмерной модели, которая в точности воспроизводит реальную установку. Использование «СУпрИД» помогает, в том числе, обучать новых специалистов и стажеров».

Как это работает?

Задача системы «СУпрИД» — охватить все этапы жизненного цикла технологического объекта. Начать со сбора инженерной информации на фазе проектирования и затем актуализировать сведения на последующих стадиях — строительства, эксплуатации, реконструкции, отображая текущее состояние объекта.

Все начинается с информации от проектировщика, которая последовательно передается и загружается в систему. Исходные данные составляют: проектная документация, информация о функционально-технологической и строительно-монтажной структуре объекта, интеллектуальные технологические схемы. Именно эти сведения становятся базой информационной модели, позволяя мгновенно получать адресную информацию о строительных объектах и технологической схеме установки, давая возможность за несколько секунд найти нужную позицию технологического оборудования, оборудования КИПиА на технологической схеме, определить ее участие в технологическом процессе.

В свою очередь, с помощью загруженной в систему проектной 3D-модели объекта можно визуализировать его, увидеть конфигурацию блоков, пространственное расположение оборудования, окружение соседним оснащением, выполнить замеры расстояний между различными элементами установки. Завершается формирование эксплуатационной информационной модели привязкой исполнительной документации и 2D-, 3D-моделей «как построено», предоставляющих возможность получить детализированную информацию о свойствах и технических характеристиках любого оборудования или его элементов на стадии эксплуатации. Таким образом, система представляет собой структурированную и взаимосвязанную совокупность всех инженерных данных объекта и его оборудования.

Роман Комаров, заместитель начальника управления инженерных систем «ИТСК», руководитель разработки «СУпрИД»:

После многолетней оценки преимуществ реализации проекта и предварительной проработки пилот системы был реализован в сжатые сроки. Внедрение «СУпрИД» позволило компании получить инструмент управления инженерными данными объектов нефтепереработки. Следующий глобальный шаг, к которому мы будем постепенно приближаться, — формирование цифровой информационной модели нефтеперерабатывающего завода.

На сегодня в электронный архив «СУпрИД» загружено уже более 80 000 документов. Система позволяет осуществлять попозиционный поиск актуальной информации о любом типе оборудования, предоставлять пользователю исчерпывающую информацию по каждой позиции, включая технические характеристики, габаритные размеры, материальное исполнение, расчетные и рабочие параметры и т.д. «СУпрИД» дает возможность просмотреть любую часть установки в трехмерной модели или на технологической схеме, открыть скан-копии документов, относящихся к этой позиции: рабочую, исполнительную или эксплуатационную документацию (паспорта, акты, чертежи и т.д.).

Такая вариативность существенно сокращает временные затраты на доступ к актуальной информации и ее интерпретацию, позволяет избежать ошибок при реконструкции и техническом перевооружении объекта, замене морально устаревшего оборудования. «СУпрИД» помогает анализировать работу установки и ее оборудования при оценке эффективности эксплуатации, способствует подготовке изменений в технологическом регламенте, расследованию отказов, неполадок, аварий на объекте, обучению и подготовке обслуживающего персонала.

«СУпрИД» интегрирован с другими информационными системами БЛПС и образует единую информационную среду инженерных данных, которая, в том числе, станет базой для инновационного Центра управления эффективностью блока. Взаимосвязь с такими программами, как КСУ НСИ (корпоративная система управления нормативно-справочной информацией), SAP ТОРО (техническое обслуживание и ремонт оборудования), СУ ПСД (система управления проектно-сметной документацией) «ТрекДок», Meridium APM, формирует уникальную интегрированную систему автоматизации процессов управления производственными активами нефтеперерабатывающего завода, позволяя увеличить экономический эффект от их совместного использования для компании.

Эффективность проекта

За относительно короткий период времени IT-специалистам «Газпром нефти» удалось не только освоить тонкости платформы SPO, на которой построена система управления инженерными данными, но и создать абсолютно новую для компании инфраструктуру, разработать комплект нормативных документов, а в итоге выработать качественно новый подход к строительству объектов нефтепереработки.

Еще на раннем этапе реализации проекта стало очевидно, что система будет востребована эксплуатационными службами завода и службами капитального строительства. Достаточно сказать, что ее использование экономит до 30% рабочего времени на поиск и обработку технической информации по любому объекту. При интеграции «СУпрИД» с системами нормативно-справочной информации, технического обслуживания и ремонта оборудования, проектно-сметной документации и другими актуальные инженерные данные становятся доступны для оперативного и качественного обслуживания технологического оборудования. Возможности системы также позволяют создать тренажер для служб эксплуатации, что, несомненно, повысит уровень подготовки их специалистов. Для отделов капитального строительства НПЗ система станет инструментом проектирования на стадии мелкого и среднего ремонта. Такой подход значительно упрощает контроль за ходом реконструкции промышленных объектов и повышает качество ремонтов.

Предполагается, что вложенные в реализацию «СУпрИД» инвестиции окупятся примерно за 3-4 года. Это станет возможным благодаря сокращению сроков проектирования, более раннему переводу установок из стадии пуско-наладки в промышленную эксплуатацию и, как следствие, увеличению объема выпускаемой готовой продукции. Еще один существенный плюс — ускорение подготовки и проведения работ по техническому обслуживанию и выполнения реконструкций и модернизаций установок за счет сокращения сроков проверки эксплуатационными службами НПЗ новой проектной документации и своевременного обнаружения недостатков и ошибок в работе проектных и строительных подрядчиков.

Программа внедрения «СУпрИД» рассчитана на период до 2020 года. Она будет использована для «оцифровки» как существующих установок, так и при возведении новых объектов. В настоящее время специалисты готовятся к тиражированию системы на Московском НПЗ.

Текст: Александр Никоноров, Алексей Шишмарев, Фото: Юрий Молодковец, Николай Кривич

Пожалуй, любой, кто смотрел фильмы о терминаторе или «Матрицу», задумывался, когда же искусственный интеллект станет частью нашей повседневной жизни, и смогут ли люди и роботы сосуществовать в мире и гармонии. Такое будущее гораздо ближе, чем вы думаете. Сегодня мы вам расскажем о такой технологии, как «цифровые близнецы», которая уже повсеместно применяется в промышленности и, возможно, в скором времени станет и частью нашей повседневной жизни.

Кто такие цифровые близнецы?

Ошибочно полагать, что термин «цифровые близнецы» относится к роботам и искусственному интеллекту в обличии некоего человекоподобного существа. Сам термин применяется в настоящее время по большей части к промышленному производству. Впервые понятие «цифровые близнецы» появилось в 2003 году. В употребление термин вошел после публикации статьи профессора и помощника директора Центра управления жизненным циклом и инновациями в Технологическом институте Флориды Майкла Гривса «Цифровые близнецы: превосходство в производстве на основе виртуального прототипа завода». Само понятие придумал инженер NASA, который был коллегой профессора.

1971yes / bigstock.com

По своей сути «цифровые близнецы» – это понятие, объединяющее искусственный интеллект, компьютерное обучение и программное обеспечение со специальными данными для создания живых цифровых моделей. Эти «цифровые близнецы» постоянно обновляются вслед за изменением физических прототипов.

Откуда берут данные «цифровые близнецы» для самообновления?

Цифровая копия, как и положено искусственному интеллекту, постоянно самообучается и самосовершенствуется. С этой целью «цифровой близнец» использует знания от людей, других подобных машин, из более крупных систем и среды, частью которой он является.

Майкл Гривс предложил три своих требования, которым должны соответствовать «цифровые близнецы». Первое – соответствие внешнему виду исходного объекта. Нужно понимать, что аналогичный внешний вид – это не только целая картинка, но и соответствие отдельных частей реальному «близнецу». Второе требование связано с поведением двойника при проведении испытаний. Последнее и самое сложное – это информация, которую получают от искусственного интеллекта о достоинствах и недостатках реального продукта.

1971yes / bigstock.com

Как отмечает Майкл Гривс, когда цифровые копии ввели в использование, даже критерий внешнего сходства считался трудно выполнимым. Сегодня же, как только цифровой двойник идентичен по первым параметрам, его уже можно использовать для решения практических задач.

Зачем нужны «цифровые близнецы»?

Цифровые копии создаются с той целью, чтобы оптимизировать работу физических прототипов, целых систем и производственных процессов.

По словам Колина Дж. Пэрриса, доктора философских наук, вице-президента по исследованиям программного обеспечения «GE Global Research Center», «цифровые близнецы» – это гибридная модель (одновременно физическая и цифровая), которая создается специально для определенных целей бизнеса, например, предсказать неудачи, снизить затраты на обслуживание, предотвратить незапланированные отключения.

1971yes / bigstock.com

Колин Дж. Пэррис заявляет, что когда мы говорим о «цифровых близнецах», то эта система работает в три этапа: видеть, думать и делать. На стадии «видения» речь идет о получении данных о ситуации. Это информация двух видов: эксплуатационные данные (например, температура кипения) и данные из окружающей среды. Следующий шаг, который Колин Дж. Пэррис условно назвал «думать», связан с тем, что на этом этапе «цифровой двойник» на разные запросы может предоставлять варианты, как лучше действовать в той или иной ситуации или какие опции предпочтительнее для целей бизнеса. Искусственный интеллект использует для анализа, например, историческую информацию, прогнозы по выручке и расходам и предоставляет несколько опций, которые основаны на рисках и уверенности, что эти предложения смогут снизить их. Последний шаг – «делать» – связан непосредственно с реализацией того, что необходимо сделать.

1971yes / bigstock.com

С помощью «цифровых близнецов», например, можно увидеть изнутри проблемы физического объекта.

На производстве нам уже необязательно видеть перед собой, например, всю турбину целиком, для того чтобы обнаружить пробоину. Технология «цифровых близнецов» позволит увидеть проблему в реальном времени с помощью компьютерной визуализации.

Как заявил исполнительный вице-президент по разработке программного обеспечения Siemens Зви Фейер, цифровой двойник - это решение в рамках PLM на пути к переходу к Промышленности 4.0.

Какие виды «цифровых близнецов» уже существуют?

Как мы уже сказали ранее, «цифровые близнецы» активно используются в промышленности: близнецы-части (которые строятся для конкретной производственной части), близнецы-продукты (связаны с выпуском продукта, их основная задача – снизить стоимость технического обслуживания), близнецы-процессы (целью их может быть, например, увеличение срока обслуживания), системные близнецы (оптимизация всей системы в целом).

1971yes / bigstock.com

Как считает исследовательское и консалтинговое агентство в области высоких технологий Gartner, в ближайшее время сотни миллионов «цифровых близнецов» заменят человеческий труд. В некоторых компаниях это уже применяется. Необязательно в штате иметь сотрудника, который бы занимался диагностикой неполадок на производстве. В режиме реального времени с помощью «цифровых двойников» можно получать все нужные данные и заранее быть готовым к ремонту оборудования.

А что насчет «цифрового близнеца» самого человека?

chagpg / bigstock.com

Для тех, кто хочет иметь друга-терминатора, который бы думал, как вы, помогал во всем, был братом и другом, у нас есть хорошие новости. По словам футуролога и технолога-теоретика Джона Смита, такое будущее уже близко. Он считает, что в ближайшее время появятся так называемые программные агенты, которые будут заранее предугадывать пожелания, поведение своей реальной копии и будут выполнять некоторые действия за своего человеческого двойника.

«Цифровой близнец» сможет совершать покупки, принимать бизнес-решения, заниматься общественной деятельностью – в общем, сможет делать все, на что у нас, порой, не хватает времени.

Также мы сможем переложить на своего двойника всю рутинную работу. Кроме того, как считает Джон Смит, наши цифровые клоны будут знать наши интересы, предпочтения, политические взгляды и при необходимости смогут их отстаивать, так как будут обладать более полным историческим контекстом и видеть современную картину мира целиком. И даже чувство сострадания. Например, «цифровой близнец» будет к нам проявлять , так как сможет угадывать наше эмоциональное состояние.

Все это звучит как сценарий фильма-утопии. Я чувствую какой-то подвох. В чем минусы «цифровых близнецов»?

Недостатки «цифровых близнецов» очевидны. В первую очередь возникает вопрос о нашей безопасности. Цифровые клоны будут использовать все возможные ресурсы для пополнения информации о нас. Это и алгоритмы, которые собирают данные из аккаунтов социальных сетей, и наши личные переписки, и любые документы и файлы, которые, так или иначе, касаются нас. Безусловно, это не может не настораживать: как мы уже выяснили, «цифровые близнецы» способны постоянно обновляться и совершенствоваться. Поэтому одной из первоочередных задач должно стать создание юридической базы для определения «границ дозволенности» искусственного интеллекта.

chagpg / bigstock.com

Однако не стоит впадать в панику по этому поводу. Берите пример с Джона Смита: он сохраняет оптимизм и верит, что «цифровые близнецы» не смогут заменить человечество. Они просто станут другими версиями человека, которые смогут спокойно сосуществовать с нами.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

От редакции сайт: В конце мая в Москве прошел форум Siemens PLM Connection, основными темами которого стали создание цифрового двойника, 3D-печать, Интернет вещей и повышение конкурентоспособности российских изделий.

Отметим, что термин digital twin в русскоязычных публикациях переводится и как «цифровой двойник», и как «цифровой близнец».

Зал с трудом вместил всех желающих

Пять шагов к построению цифрового предприятия

Современные технологии революционным образом меняют подходы к производству изделий. Компании укоряют свои процессы, повышают гибкость работы и эффективность, улучшают качество. В Siemens считают, что для этого недостаточно фокусироваться лишь на одном этапе производства. Необходимо принять во внимание всю цепочку, начиная с разработки продуктов и заканчивая их использованием.

«После того, как вы создадите и оптимизируете эти процессы, их можно интегрировать, подключить своих поставщиков и получить единый целостный подход к построению своего бизнеса. Более того, это даст возможность создать цифровой двойник вашего предприятия, который позволит смоделировать его работу, чтобы заблаговременно выявлять узкие места, например, где образуются излишки или где намечаются задержки, - сказал Жан Лука Сакко, директор по маркетингу Siemens PLM Software в регионе EMEA. – Это звучит, как фантастика, однако уже сейчас вполне осуществимо. Достаточно сделать пять шагов, и цифровой двойник сможет помочь вашей компании».

Первый шаг – разработку изделия, Жан Лука Сакко проиллюстрировал на реальном примере одного из изделий, созданного самой компанией Siemens с максимальным повторным использованием его предыдущих поколений и с учетом последующей проверки без создания физического прототипа всех его свойств, включая нагрев, охлаждение и защиту от электромагнитных воздействий. «Наша особенность – разработка продуктов на основе системного подхода на базе наполненного информацией цифрового двойника изделия, который хранится в среде коллективной работы Teamcenter таким образом, чтобы все участники разработки имели к нему доступ», – сказал он.

Второй шаг – разработка технологии производства, подразумевает моделирование уже не самого изделия, а производственных операций. «С помощью системы Plant Simulation мы моделируем все производственные операции еще до создания рабочего места, чтобы заранее предусмотреть все трудности. Причем это касается не только одного рабочего места, но и всего завода в целом. Это позволит оптимизировать материальные потоки, энергопотребление и моделировать производственные процессы задолго до начала инвестиций в построение цеха», – сказал Жан Лука Сакко и представил пример, показывающий, как с помощью модели можно избежать опасного искривления позвоночника работника в ходе сборки.

Третий шаг – подготовка и запуск производства, связан с использованием еще одного цифрового двойника, на этот раз для техпроцессов и оборудования. По словам Жан Лука Сакко, Siemens – единственная компания в мире, которая может предложить интегрированный компьютерно-инженерный комплекс, позволяющий создать полный цифровой двойник, включающий все дисциплины, такие как механика, электрика и программное обеспечение, чтобы все протестировать до начала производства. Он подчеркнул важность интеграции всех компонентов такого двойника: «Ведь в жизни все взаимосвязано. Мы конструируем изделие, на этой основе разрабатываем процесс, а особенности техпроцесса накладывают требования к разработке изделия».

Четвертый шаг - производство изделия, также реализуется с помощью цифрового двойника. Ведь без него невозможно составить реальный график работы, чтобы, например, определить потери времени и оптимизировать производственные процессы. Традиционно это требовало большого количества бумажных инструкций, что было неэффективно и чревато ошибками, а цифровое моделирование дает возможность создать идеальный набор инструкций для производства и сборки изделия. Жан Лука Сакко объяснил, что такое решение является комплексным, оно охватывает все ресурсы предприятия, такие как люди, материалы, оснастка, станки, и с помощью цифрового двойника позволяет управлять производством. Электронная информация передается оператору в тот момент. когда она ему нужна. На рабочем месте он может использовать технологию расширенной реальности и лучше понять, что ему нужно сделать с поступившим заготовкой и тем самым минимизировать ошибки при сборке. Но даже если ошибки возникнут, сравнение реального изделия с его цифровым двойником позволит их устранить. «Такой подход убирает стены, которые всегда существовали между конструкторами и рабочими, и тем самым дает возможность значительно повысить качество продукции», - сказал Жан Лука Сакко.

Пятый этап – обслуживание, станет более эффективным, если воспользоваться решением, позволяющим собирать и анализировать информацию, которую генерирует изделие в ходе своей эксплуатации.

Для реализации этих пяти шагов Siemens предлагает комплект Digital Enterprise Software Suite, включающий системы Teamcenter, NX, Tecnomatix и другие, в котором учтены процессы производственных цепочек для разных отраслей. По словам Жан Лука Сакко, это решение показывает состояние продукта на всех этапах - от возникновения начальной идеи до использования потребителем, и все это в единой среде. При этом на каждом этапе люди пользуются наработками своих коллег, получая пользу за счет того, что имеют данные не только о текущем этапе, но и обо всех предшествующих и последующих.

Российские реалии

Такой передовой подход пригодится и российским компаниям, так как они находятся в том же тренде развития, что и вся мировая промышленность. «У нас те же самые проблемы, что и везде - нарастание сложности изделий. Это характерно не только для авиации и автопрома, но для всего машиностроения, – сказал Виктор Беспалов, вице-президент, генеральный менеджер Siemens PLM Software в РФ и СНГ. – К тому же появляются новые бизнес-модели, связанные с распространением передовых технологий, таких как Интернет вещей, аддитивное производство, человеко-машинные интерфейсы, большие данные».

Несмотря на все трудности, наши компании создают сложные инновационные продукты, решая задачи, которые раньше не решались. В качестве примера Виктор Беспалов привел несколько разработок. Так, при создании нового транспортного самолета Ил-76, был построен цифровой макет и реализовано единое информационное пространство, охватывающее головную организацию – КБ им. Илюшина, и поставщиков.

При разработке нового тягача КамАЗ-5490 было проведено моделирование практически всех процессов сборки до начала производства, что соответствует концепции Siemens, а при создании нового двигателя ПД-14, который сейчас проходит испытания, был разработан его полный цифровой макет, применяемый не только на производстве, но в технологических службах.

При этом, подчеркнул Виктор Беспалов, российским предприятиям приходится решать немало проблем. Так, в связи с усложнением изделий перестают работать традиционные методы декомпозиции изделий. Поэтому на самых ранних этапах надо заниматься управлением требованиями и соблюдением сертификационных норм.

Внесение изменений на этапе разработки и на следующих этапах остается непростой задачей. Здесь помогает использование цифрового моделирования и различных методов расчета, тем не менее комплексность этой задачи говорит о том, что еще есть над чем работать. Существуют проблемы управления ресурсами, связанные с взаимодействием между PLM и ERP.

Виктор Беспалов: «Несмотря на все сложности, большинство наших российских заказчиков
планирует расширить использование продуктов Siemens PLM Software».

Есть и национальные проблемы. Наши компании работают не только локально, они выходят на глобальные рынки, так как иначе невозможно. Виктор Беспалов привел данные, полученные от одного российского авиахолднига и его зарубежных конкурентов, которые показывают, что наша компания тратит почти вдвое больше времени на доводку производства, чем они. По его мнению, это тревожный сигнал, говорящий о том, что западные компании гораздо быстрее выводят продукцию на рынок, и российским производителям необходимо постараться снизить эти потери.

Для этого наши компании должны использовать технологии, которые делают их конкурентоспособными. В связи с этим Виктор Беспалов считает, что нужно внимательно относиться к выбору технологий: «Я категорически не согласен с заявлениями некоторых российских разработчиков, появившимися в последнее время в связи с политикой импортозамещения, в которых делает упор на то, что российские PLM-системы на 80% удовлетворяют требования наших предприятий. А что делать с остальными 20%? Как наши отечественные компании смогут конкурировать в такой ситуации? Как бороться с глобальными игроками, которые уже оснащены современными технологиями?».

В качестве ответа на эти риторические вопросы Виктор Беспалов привел результаты опроса российских заказчиков, которые показывают. что несмотря на все сложности, большинство из них планируют расширить использование продуктов Siemens PLM Software.

Видимо в этом не последнюю роль при этом играет внимание, которое российский офис проявляет к требованиям заказчиков. Причем, сегодня речь уже идет не об оформлении чертежей, а о функциональных требованиях. На прошлой конференции упоминался учет требований ОКБ им. Сухого и АНТК им. Антонова в системе NX CAD.

Эта работа продолжается для других продуктов, в частности усилена интеграция системы ЧПУ Sinumetrik и NX CAM для объединения реального и виртуального миров, улучшена интеграция NX и Fibersim для авиационных программ, адаптирована система Product Cost Management к российским методологиям расчета стоимости, интегрированы системы Teamcenter и Test.Lab для сквозного процесса верификации требований.

Эта тема волнует российских пользователей. Так Майклу Ребруху, директору по разработке NX, была задан из зала вопрос о том, как можно донести до разработчиков NX свои проблемы и повлиять на разработку. На что он ответил, что компания продолжает сотрудничать с заказчиками в России, прислушиваясь к пожеланиям и их учитывая: «Нам важно понимать, как они работают, где испытывает сложности и тогда мы постараемся помочь». Со своей стороны Виктор Беспалов обещал, что сразу после форума продолжится работа с заказчиками над определениями требований и созданием плана их удовлетворения в следующих версиях продуктов.

Внимание уделяется и теме создания прототипа стандартного решения. «PLM - не дешевая технология, поэтому заказчики заинтересованы в быстром получении отдачи. В связи с этим в течение последних четырех лет наши усилия были сосредоточены на сокращении сроков внедрения», - сказал Виктор Беспалов.

Уже созданы специальные преднастроенные модели данных, шаблоны NX для поддержки ЕСХД, шаблоны для процессов управления изменениями, библиотеки по стандартным деталям, материалам, технологическим ресурсам и т.д., разработана методика быстрого запуска в эксплуатацию. По оценкам Siemens и данным от пилотных проектов, сроки внедрения удается сократить вдвое благодаря тому, что почти 80% работ охвачены стандартным решением, и лишь 20-30% приходится на учет специфики заказчика.

Кроме того, в ходе реализации индустриального подхода, объявленного несколько лет назад, Siemens продвигает в России набор отраслевых преднастроенных решений Catalyst, который включает лучшие практики и базовые процессы для разных отраслей, таких как кораблестроение, автомобилестроение, машиностроение, электроника, энергетика и т.д. По словам Виктора Беспалова, эти решения позволяют внедрить новые решения в существующие процессы таким образом, чтобы сократить разрыв между передовыми технологиями и тем, что реально использует предприятие.

Выступления российских заказчиков показали, каким образом у нас реализуются перечисленные технологии Siemens. Так, Василий Скворчук, начальник департамента ИТ ООО «Уральские локомотивы», рассказал о том, что при запуске нового производства электропоездов «Ласточка» было решено создать на предприятии комплексную систему автоматизации, включающую Teamcenter, NX CAD/CAM/CAE от Siemens, российско-белорусскую ERP-систему Омега (российско-белорусская) и «1C:Управление производственным предприятием».

Василий Скворчук: «Сейчас в интегрированной корпоративной системе работает порядка 1100 человек»

ООО «Уральские локомотивы» - совместное предприятия с Siemens, было создано в 2010 г. «С этого момента на нашем заводе началось бурное развитие информационных технологий», - сказал Василий Скворчук и добавил, что сейчас в интегрированной корпоративной системе работает порядка 1100 человек, а руководство может наблюдать за ходом работы на панели руководителя, на которую поступает вся основная информация. Благодаря этой систем все подразделения имеют доступ к единому источнику актуальной информации, необходимой для выпуска высококачественного оборудования для «Ласточки».

В планах предприятия – применение трехмерных электронного макета изделия для деталей, обрабатываемых на станке с ЧПУ. Уже проведен пилотный проект.

Переход на электронный макет изделия идет и на Улан-Удэнском авиационном заводе, который разрабатывает и производит вертолеты Ми-8. ИТ-директор завода Максим Лобанов рассказал о двух проектах по организации цифрового процесса технологической подготовки производства по подлиннику конструкторской документации в виде электронного макета.

Сначала для новой модели вертолета был реализован проект «Концевая балка», в ходе которого была создана оснастка и сама балка, а затем проект «Грузовой пол», изготовленный полностью по безбумажной технологии. В рамках этого проекта был отработан процесс сборки оснастки, что позволило повысить точность сборки и сократить сроки.

По словам Максима Лобанова, в связи с переходом на безбумажные технологии появилась необходимость интеграции PLM-системы Teamcenter с применяемой на заводе системой планирования, а также создания современной информационной системы для доведение цифрового макета до каждого рабочего места.

Зарубежные примеры

С точки зрения глобальной конкуренции интересно посмотреть, как развивается переход на цифровые технологии на зарубежных предприятиях. Например, компания Konecranes, занятая производством и обслуживанием кранов и другого подъемного оборудования, начала путь по гармонизации подхода к цифровизации в 2008 г.

«Производство и обслуживание - интересная комбинация, чтобы получать максимальный эффект, нужно эти элементы свести воедино. У нас на обслуживании около полумиллиона единиц оборудования и здесь очень важна цифровизация», – объяснил Матти Лето, директор по Product & Engineering Process компании Konecranes.

По его словам, сначала было выполнено определение процессов, а потом начался поиск решения для обеспечения этих процессов таким образом, чтобы системы продолжали работать и в будущем в течение многих лет. Был составлен список платформ, включая ERP, CRM и т.д, но самой важной с точки зрения долгосрочной устойчивости компания считает систему PLM, так как в нее закладывается информация о продукции. Выбор пал на Teamcenter.

На данный момент часть систем внедрены, остальные внедряются. А Konecranes тем временем переходит на следующий уровень цифровизации за счет применения технологии Интернета вещей для автоматизации обслуживания оборудования и оптимизации других процессов. Для этого создан портал, предназначенный для обмена информацией между компанией, партнерами и заказчиками.

Проект Интернета вещей в Konecranes успешно стартовал. К сети подключено более 10 тыс. единиц оборудования. «PLM-система существенно повышает ценность Интернета вещей, т.к. данные об изделии вместе с данными мониторинга оборудования позволяют быстро принимать обоснованные решения, – поделился опытом Матти Лето. - Мы считаем, что Интернет вещей - это новая модель для бизнеса, за которой будущее».

Цифровой двойник как основа будущего производства

Происходящая сейчас промышленная революция трансформирует бизнес, ставит непростые задачи перед предприятиями. Меняются процессы разработки, например, за счет применения краудсорсинга и систем-ориентированного подхода к проектированию, а в области производства перемены происходят за счет применения аддитивного производства, современных робототехнических систем и интеллектуальных средств автоматизации.

«Создание цифрового двойника для управления жизненным циклом всей системы производства позволяет предприятиям выйти на новый уровень инноваций», – заявил Роберт Мешел, старший директор Siemens PLM Software по стратегии Manufacturing Engineering Software, и рассказал, что действуя в этом направлении, компания развивается направления производственного инжиниринга и цифрового производства. «Несколько новинок, над которыми мы сейчас работаем, позволяют устранить разрыв между проектированием и производством», - сказал Роберт Мешел.

Кроме того, все более активно используются роботы, которые сейчас стали гораздо более гибкими, чем раньше. 3D-печать, которая еще недавно считалась пригодной только для прототипирования, начинает применяться в реальном производстве. В качестве доказательства Роберт Мешел привел конкретные примеры из отраслей авиационно-космической, судостроения, машиностроения и автомобилестроения, которые показывают что это дает радикальное ускорение: «Мы обновляем свои продукты, чтобы предоставить заказчикам возможность использовать эту технологию».

Еще одной многообещающим передовым подходом является виртуальная пуско-наладка с использованием интегрированного программно-аппаратных комплекса. По мнению Роберта Мешела, все это указывает на то, что основу будущего производства составит моделирование реальности, а важной предпосылкой для этого является цифровой двойник - модель с высокой степенью детализации.

Немаловажно и то что использование цифрового двойника позволяет интегрировать расчеты и натурные испытания, а также модели и данные. По словам Вутера Дехандшуттера, технического директора по продукту, Siemens PLM Software, здесь задача состоит в том, чтобы максимально использовать информацию, создаваемую на разных этапах и увязывать ее между собой, но сейчас есть ряд этапов, на которых инженерная информация производится изолировано.

Вутер Дехандшуттер: «Использование цифрового двойника позволяет интегрировать расчеты и натурные испытания»

Он показал, что эту проблему можно решить с помощью цифрового двойника, анализируя продукт на самых ранних этапах посредством виртуальных испытаний, управляя этим двойником и повышая уровень его детализации и точности, чтобы на натурных испытаниях сосредоточиться именно на удовлетворении требований, а не на поиске решений.

В качестве примера Вутер Дехандшуттер привел корпорацию «Иркут», которая применила такой подход при проектировании самолета МС-21, использовав для расчета поведения системы продукты LMS Imagin.Lab и LMS Amesim. При этом моделировались не только отдельные части, но общее взаимодействие систем, что позволило еще на этапе проектирования проверять, как поведет себя целый самолет и, по данным «Иркут» в пять раз сократить создание самых сложных моделей по сравнению с применявшимся раньше решением.

Что нового в NX 11

Продвигая концепцию цифрового двойника, Siemens не забывает о своих базовых продуктах. Майкл Ребрух, директор по разработке NX, Siemens PLM Software, представил некоторые новинки, которые появятся в августе в версии NX 11, и в ноябре в NX 11.01.

Впрочем, одна новинка уже доступна. Это бесплатное мобильное приложение Catchbook, предназначенное для разработки. «Рисуя от руки эскиз на планшете, результат которого конвертируется в геометрию, мы можем добавлять размеры и управлять позиционированием эскизов. Также можно сделать фотографию с помощью мобильника и посредством этой системы исследовать возможности данного проекта», – объяснил Майкл Ребрух.

Майкл Ребрух рассказывает о новинках версии NX 11

Вместе с NX 11 выйдет новый продукт Converging Model, который позволяет в одной модели комбинировать точную геометрию и клеточное представление на основе граней. По словам Майкла Ребруха, клиенты, которые уже с ним познакомились, говорят, он изменил подход к работе, так эту модель можно использовать при проектировании, проведении испытаний и использовании новых методов, таких как 3D-печать и гибридное производство.

В состав NX 11 также войдет новое решение Lightworks Iray+ на базе технологии Iray компании Nvidia, которое предназначено для построения фотореалистичных изображений и включает библиотеку материалов и сцен.

Кроме того, в NX 11 появится возможность сканировать и загружать в систему огромные облака точек и взаимодействовать с ними так же как в реальном мире, чтобы выполнять проектирование в контексте физического окружения.

В NX 11.01 будет реализована новая технология оптимизации топологии, предназначенная для создания поверхностей сложной формы, оптимизации формы, массы, используемых материалов, размеров и топологии конструкций с сохранением функционирования детали. Предполагается, что это позволит улучшить взаимодействие с аддитивным производством. -->

Совсем недавно Герман Греф, президент Сбербанка, сказал, что через 5 лет искусственный интеллект заменит многих людей: 80% решений будут принимать машины, и это приведет к тому, что работы лишатся десятки тысяч людей.

Эксперт по машинному обучению и искусственному интеллекту Педро Домингос идет еще дальше: он предполагает, что люди обзаведутся компьютерной психологической моделью своей личности. Какой она будет?

Секс, ложь и машинное обучение

Цифровое будущее начинается с осознания факта: взаимодействуя с компьютером - будь то ваш собственный смартфон или удаленный за тысячи километров сервер, - вы каждый раз делаете это на двух уровнях. Первый - желание немедленно получить то, что вам нужно: ответ на вопрос, желаемый товар, новую кредитную карточку. На втором уровне, стратегическом и самом важном, вы рассказываете компьютеру о себе.

Чем больше вы его учите, тем лучше он будет вам служить или манипулировать вами.

Какую модель вашей личности вы хотите предложить компьютеру? Какие данные можно ему дать, чтобы он построил эту модель? Эти вопросы надо держать в уме всякий раз, когда вы взаимодействуете с алгоритмом машинного обучения - точно так же как при общении с людьми.

Цифровое зеркало

Подумайте обо всех своих данных, которые записаны во всех компьютерах мира. Это электронные письма, документы MS Office, тексты, твиты, аккаунты на Facebook и LinkedIn, история поиска в интернете, клики, скачанные файлы и заказы, кредитная история, налоги, телефон и медицинская карта, информация о вождении, записанная в бортовом компьютере вашего автомобиля, карта перемещений, зарегистрированная вашим мобильным телефоном, все фотографии, которые вы когда-либо делали, короткие появления в записях камер слежения.

Если бы у будущего биографа был доступ только к этому «выхлопу данных» и ни к чему больше, какая бы картина у него сложилась? Вероятно, довольно точная.

Представьте, что вы взяли все свои данные и отдали их настоящему Верховному алгоритму будущего, в котором уже есть знание о человеческой жизни, которому мы можем его научить. Он создаст вашу модель, и вы сможете носить ее на флешке в кармане. Безусловно, это будет прекрасный инструмент самоанализа - как посмотреть на себя в зеркало. Но зеркало было бы цифровое и показывало бы не только вашу внешность, но и все, что можно узнать, наблюдая за вами. Зеркало могло бы ожить и поговорить.

Польза цифрового двойника

Что бы вы захотели сделать, какие задания поручить своей цифровой половинке? Вероятно, первое, что вы захотели бы от своей модели, - поручить ей договариваться с миром от вашего имени: выпустить ее в киберпространство, чтобы она искала для вас всякую всячину.

Из всех книг в мире она порекомендует десяток, которые вы захотите прочитать в первую очередь, и советы будут такими глубокими, что Amazon и не снились. То же произойдет с фильмами, музыкой, играми, одеждой, электроникой, чем угодно. Разумеется, ваш холодильник будет всегда полон. Модель станет фильтровать вашу электронную и голосовую почту, новости на Facebook и обновления на Twitter, а когда это уместно, отвечать вместо вас.

Она позаботится обо всех надоедливых мелочах современной жизни, например о проверке счетов по кредитке, об обжаловании неправильных транзакций, о планировании расписания, обновлении подписок и заполнении налоговой отчетности. Она подберет вам лекарство, сверится с лечащим врачом и закажет его в интернет-магазине.

Модель подскажет, кто вам понравится. А после того, как вы познакомитесь и понравитесь друг другу, ваша модель объединится с моделью вашей избранницы и выберет рестораны, которые вам обоим могут понравиться. И здесь становится по-настоящему интересно.

Общество моделей

В очень быстро надвигающемся будущем вы окажетесь не единственным человеком с «цифровой половинкой», которая круглые сутки исполняет ваши поручения. Подобная модель личности появится у каждого, и модели будут все время общаться друг с другом.

Если вы ищете работу, а компания X - сотрудников, то ее модель будет проводить собеседование с вашей. Их «разговор» во многом напомнит настоящий, «живой», - ваша модель будет хорошо проинструктирована, например, она не станет выдавать о вас негативную информацию, - однако весь процесс займет всего долю секунды.

В мире Верховного алгоритма «мои люди свяжутся с вашими» превратится в «моя программа свяжется с вашей программой». У каждого человека будет свита ботов, призванная сделать более легким и приятным его путь по миру. Сделки, переговоры, встречи - все это будет организовано, не успеете вы шевельнуть пальцем.

Ваша цифровая половинка окажется похожа на гидроусилитель руля: жизнь пойдет туда, куда хотите, но с меньшими усилиями с вашей стороны.

Это не значит, что вы окажетесь в «фильтрующем пузыре» и станете видеть только то, что вам гарантированно понравится, без каких-то неожиданностей. Цифровая личность окажется гораздо умнее, у нее будет инструкция оставлять место для шанса, давать вам соприкасаться с новым опытом, искать счастливые случайности.

По мере совершенствования моделей взаимодействие будет все более похожим на то, что сложилось бы в реальном мире, однако происходить оно будет in silico и в миллион раз быстрее. Киберпространство завтрашнего дня превратится в очень обширный параллельный мир, который станет выбирать все самое перспективное, чтобы испробовать в реальности. Это будет похоже на новое, глобальное подсознание, коллективный «Ид» человечества, или «Оно».

Сегодняшний мир примечателен тем, что теории разума начали появляться и у компьютеров. Пока эти теории все еще примитивны, но они быстро развиваются, и нам придется с ними работать не меньше, чем с другими людьми, чтобы получить желаемое.

По материалам книги «Верховный алгоритм»

23 июня 2017 г. Создание трехмерного Цифрового двойника (Digital Twin) включено в перечень стандартного функционала Winnum® - платформы для промышленного Интернета вещей. Теперь в Winnum® создание трехмерных Цифровых двойников также просто, как и подключение датчиков.

«Цифровой двойник» — компьютерное представление конкретного физического изделия, группы изделий, механического или технологического процесса, которое полностью повторяет все то, что делает его физический прообраз, начиная от движений и кинематики, и заканчивая представлением его физической среды и текущих условий эксплуатации, включая движение жидкости и газа. Цифровой двойник выступает посредником между физическим изделием и важной информацией о нем, например, данными по эксплуатации или обслуживанию. Теперь с помощью Winnum для любых производственных систем реализуются полноценная обратная связь на основе сбора данных из реального мира и передачи этих данных в цифровой мир.

Что такое трехмерный Цифровой двойник?

Трехмерный Цифровой двойник — это компьютерное 3D представление конкретного физического изделия, группы изделий, механического или технологического процесса, который включает не только трехмерную геометрию, технические характеристики и текущие параметры работы, но и другую важную информацию - окружающую среду и условия эксплуатации, техническое состояние и наработку, взаимодействие с другими объектами, данные предиктивной аналитики, в том числе, по прогнозированию отказов и сбоев. Цифровой двойник может быть, как упрощенным, так и очень детальным и отражать широкий спектр самых разных характеристик как самого изделия, так и технологических и производственных процессов.

Наличие трехмерного Цифрового двойника помогает организовать связь изделия с подключенными к нему объектами, программным обеспечением, отвечающим за управление изделием, контроль рабочего состояния и процесса эксплуатации и т.д. Трехмерный Цифровой двойник представляет особую ценность, когда он наиболее точно отображает реальное состояние и рабочие характеристики своего физического прообраза. Какими бы точными, детальными и проработанными не были действия на этапах проектирования, моделирования и подготовки производства, в реальной жизни, как правило, процессы протекают немного иначе и именно Цифровой двойник способен выступить тем самым мостиком к необходимой информации о реальной эксплуатации изделий. Данную информацию можно использовать по-разному, например, на оценки узких мест, возможностей для улучшений и изменений, подтверждения целесообразности изменений и т.д. Кроме того, поскольку Цифровой двойник — это трехмерный объект, его работа с ним для человека гораздо понятнее, чем работа с любыми таблицами или графиками. Трехмерный Цифровой двойник позволяет заглянуть внутрь реального физического объекта непосредственно во время работы без необходимости остановки оборудования и открытия панелей, которые закрывают доступ к узлам, требующим проверки.

Уникальный функционал Winnum позволяет нашим заказчикам создавать трехмерные цифровые двойники и управлять ими, соединяя информацию, которая поступает от физических объектов и реальных процессов, с информацией, которая создается в различных системах автоматизированного проектирования (САПР). Winnum поддерживает загрузку трехмерных моделей САПР в нейтральных форматах, таких как STL, VRML и OBJ, для Blender и Collada доступна прямая загрузка. Наличие уже готовых трехмерных библиотек роботов, оборудования, датчиков и других геометрических объектов еще больше ускоряет и упрощает процесс создания Цифровых двойников даже для тех компаний, которые не могут похвастаться наличием полностью оцифрованных изделий в трехмерном виде.

Трехмерные сцены и умные Цифровые двойники (Smart Digital Twin)

Каждый Цифровой двойник соответствует одному конкретному экземпляру изделия. То есть, если компании использует 100 единиц оборудования или выпускает сотни тысяч изделий, то для каждого экземпляра оборудования/изделия существует свой Цифровой двойник. Уникальные возможности Winnum по работе с большими данными (Big Data) помогают работать с таким количеством цифровых двойников для решения повседневных задач и обеспечивают высокую производительность системы независимо от их количества.

Трехмерные сцены используются для объединения Цифровых двойников и получения представления об их общих эксплуатационных характеристиках и показателях, общих отклонениях с учетом среды эксплуатации и т.д. Трехмерные сцены в Winnum - это не просто трехмерная обстановка, как это принято в системах автоматизированного проектирования. Трехмерные сцены в Winnum - это возможность создания полноценного трехмерного мира с широким инструментарием по работе с источниками света (включая Raytracing, зеркальные виды, туман, интенсивность, прозрачность), текстурами (включая динамические текстуры с видео потоком), пользовательскими камерами и механизмами взаимодействия с трехмерными объектами (выбор объекта, нажатие на объект, передача управляющего действия).

Все действия трехмерной сцены и весь инструментарий по работе с трехмерным Цифровым двойником доступен исключительно в Веб браузере.

О компании Signum

Signum (СИГНУМ) - глобальный поставщик решений для промышленного Интернета вещей (IIoT). Решения компании помогают трансформировать процессы создания, эксплуатации и обслуживания изделий при помощи технологий промышленного Интернета вещей (IIоT). Платформа нового поколения Winnum™ предоставляет компаниям инструменты, необходимые для сбора, анализа и получения дополнительной прибыли за счет больших объемов данных, создаваемых подключенными к вычислительной сети контроллеров, датчиков, сенсоров, изделий и систем.