600007 г. Владимир, ул. 16 лет Октября, д. 68А, литер "Ф", этаж 2, помещение 12
+7 (4922) 53-10-31
info@skb-proton.ru

Что такое цифровые близнецы и как они используются в промышленном производстве?

Преобразователи частоты

Производство даже самого простого продукта требует знаний в области материалов, оборудования, операций и технологического процесса. А взаимозависимость этих элементов делает чрезвычайно трудным — если не невозможным — “сделать все правильно с первого раза” при настройке новой производственной линии или модификации существующего процесса. Каждый элемент, от дизайна изделия до производственной схемы и системы управления, создает множество возможностей для ошибок или неэффективности, которые трудно выявить, пока система не запущена в эксплуатацию. Но цифровые близнецы уменьшают или устраняют эти неопределенности, предоставляя разработчикам и программистам возможность тестировать и проверять реальную систему до того, как будут введены в действие физические активы.

Согласно консорциуму цифровых близнецов, цифровой близнец — это “виртуальное представление объектов и процессов реального мира, синхронизированных с заданной частотой и точностью”.

Более конкретно, цифровой двойник — это цифровая версия реального компонента, машины или процесса, которая в точности копирует реальную систему. Цифровой двойник создается на основе данных, касающихся физических и эксплуатационных характеристик продукта, машины или процесса, включая все, начиная от спецификации материала и механических свойств, логики управления и рабочего состояния, производительности машины и диагностики. Эти данные передаются между реальной системой и ее цифровым двойником через цифровая нить, позволяя цифровому двойнику не только копировать физический продукт или процесс, но и точно имитировать его поведение.

Ключевым компонентом определения цифрового близнеца Консорциумом Digital Twin является синхронизация с определенной частотой и точностью. Другими словами, цифровой двойник регулярно обновляется — предпочтительно в режиме реального времени — чтобы гарантировать, что он остается синхронизированным с физическим продуктом, машиной или процессом. Это особенно важно для цифровых двойников, которые разрабатываются для помощи в проектировании и вводе в эксплуатацию до создания продукта или внедрения процесса. В этих сценариях, как только появится версия для реального мира, цифровой двойник, скорее всего, потребуется обновить, чтобы отразить любые изменения, внесенные в реальном мире, которые не были отражены в цифровой версии. В противном случае цифровой двойник становится неточным представлением реальной ситуации, и его использование для будущих обновлений, модификаций или обслуживания может привести к напрасной трате усилий, времени и затрат.

Цифровой поток — это коммуникационная платформа, которая собирает разрозненные типы и форматы данных из продукта или процесса на протяжении всего срока его службы — от разработки и проектирования до обслуживания и вывода из эксплуатации. Эти данные извлекаются из таких систем, как САПР, PLM (управление жизненным циклом продукта), устройства IIoT, ERP (планирование ресурсов предприятия) и MES (производственные исполнительные системы). В дополнение к сбору и консолидации данных, цифровой двойник использует машинное обучение и искусственный интеллект для анализа данных и предоставления их заинтересованным сторонам последовательным и надежным способом.

В контексте цифровых близнецов цифровая нить — это связующее звено между реальным продуктом, машиной или процессом и его цифровым двойником.

Для промышленного производства и автоматизации цифровые близнецы позволяют спроектировать и ввести в эксплуатацию систему, включая программы управления движением и операционную логику, в виртуальном мире, прежде чем создавать прототипы и устанавливать оборудование. Таким образом, проектировщики и инженеры по управлению могут тестировать сценарии и оптимизировать систему до ее установки, значительно сокращая фактическое время сборки, программирования и устранения неполадок.А для существующих систем цифровые двойники позволяют производителям моделировать дизайн новых продуктов, процессы или методы производства, проверяя и оптимизируя эти изменения перед их внедрением на производстве, поэтому время простоя и сбои в производстве сводятся к минимуму.

Помимо проектирования и производства, цифровые близнецы могут использоваться для диагностики и устранения неполадок в процессе, машине или продукте. Например, сравнивая производительность или результат, генерируемый виртуальным двойником, с производительностью или результатом, генерируемым физическим двойником, можно точно определить расхождения и легче выявить проблемы с физическим двойником. А в сочетании с инструментами AR (дополненной реальности) цифровые близнецы могут быть использованы, чтобы помочь техническим специалистам определить наиболее эффективные способы выполнения ремонта.

Несмотря на то, что все данные, необходимые для создания цифровых двойников, находятся на предприятии, эти данные часто “разрознены” в разных отделах и передаются по разным сети, использующие несколько протоколов. Чтобы преодолеть эти проблемы, многие традиционные компании, занимающиеся разработкой корпоративного программного обеспечения, поставщики промышленного оборудования и компании, занимающиеся управлением жизненным циклом продукта, создали программное обеспечение и процессы, которые помогают как в реализации цифровых потоков, так и цифровых двойников.