Digitální dvojčata zařízení se stanou určujícím faktorem při výběru dodavatele. Éra transformátorů: „digitální dvojčata“ už jsou tady a co „digitální dvojče“ samotného člověka?

Snad každého, kdo sledoval filmy o Terminátorovi nebo Matrixu, napadlo, kdy se umělá inteligence stane součástí našeho každodenního života a zda budou lidé a roboti schopni koexistovat v míru a harmonii. Tato budoucnost je mnohem blíž, než si myslíte. Dnes vám povíme o technologii zvané „digitální dvojčata“, která je již široce používána v průmyslu a možná se brzy stane součástí našeho každodenního života.

Kdo jsou digitální dvojčata?

Je mylné se domnívat, že termín „digitální dvojčata“ označuje roboty a umělou inteligenci v masce nějakého humanoidního tvora. Samotný termín se v současnosti používá převážně pro průmyslovou výrobu. Koncept „digitálních dvojčat“ se poprvé objevil v roce 2003. Termín se začal používat po zveřejnění článku Michaela Greavese, profesora a asistenta ředitele Centra pro řízení životního cyklu a inovací na Floridském technologickém institutu, „Digital Twins: Manufacturing Excellence Based on a Virtual Prototype Factory“. Samotný koncept byl vynalezen inženýrem NASA, který byl kolegou profesora.

1971yes/bigstock.com

Ve svém jádru jsou digitální dvojčata konceptem, který kombinuje umělou inteligenci, počítačové učení a software řízený daty k vytváření živých digitálních modelů. Tato „digitální dvojčata“ jsou neustále aktualizována, jak se fyzické prototypy mění.

Kde získávají digitální dvojčata svá data pro samoaktualizaci?

Digitální kopie, jak se na umělou inteligenci sluší a patří, se neustále učí a zdokonaluje. Za tímto účelem digitální dvojče využívá znalosti od lidí, jiných podobných strojů a větších systémů a prostředí, jichž je součástí.

Michael Greaves navrhl své tři požadavky, které musí „digitální dvojčata“ splňovat. Prvním je soulad se vzhledem původního objektu. Musíte pochopit, že podobný vzhled není jen celý obrázek, ale také korespondence jednotlivých částí se skutečným „dvojčetem“. Druhý požadavek souvisí s chováním dvojky při testování. Poslední a nejobtížnější věcí jsou informace, které se od umělé inteligence dostávají o výhodách a nevýhodách reálného produktu.

1971yes/bigstock.com

Jak zdůrazňuje Michael Greaves, když byly zavedeny digitální kopie, bylo i kritérium povrchní podobnosti považováno za obtížně splnitelné. Dnes, jakmile je digitální dvojče identické v prvních parametrech, lze již s ním řešit praktické problémy.

Proč potřebujeme digitální dvojčata?

Digitální kopie jsou vytvářeny za účelem optimalizace výkonu fyzických prototypů, celých systémů a výrobních procesů.

Podle Colina J. Parrise, Ph.D., viceprezidenta pro výzkum softwaru v GE Global Research Center, jsou digitální dvojčata hybridním modelem (fyzickým i digitálním), který je vytvořen speciálně pro specifické obchodní účely, např. předpovídání poruch, snižují údržbu náklady, zabránit neplánovaným výpadkům.

1971yes/bigstock.com

Colin J. Parris uvádí, že když mluvíme o „digitálních dvojčatech“, tento systém funguje ve třech fázích: vidění, myšlení a konání. Fáze „vidět“ je o získávání údajů o situaci. Existují dva typy informací: provozní údaje (např. bod varu) a údaje o životním prostředí. Další krok, který Colin J. Parris konvenčně nazval „myšlením“, je způsoben tím, že v této fázi může „digitální dvojče“ poskytnout možnosti pro různé požadavky, jak nejlépe jednat v dané situaci nebo jaké možnosti jsou pro obchodní účely. Umělá inteligence využívá k analýze například historické informace, prognózy příjmů a výdajů a poskytuje několik možností, které jsou založeny na rizicích a důvěře, že je tyto návrhy mohou snížit. Poslední krok – „dělat“ – přímo souvisí s implementací toho, co je třeba udělat.

1971yes/bigstock.com

S pomocí „digitálních dvojčat“ např. moci vidět zevnitř problému fyzického objektu.

Ve výrobě už nepotřebujeme vidět například celou turbínu před sebou, abychom odhalili díru. Technologie digitálního dvojčete vám umožní vidět problém v reálném čase pomocí počítačové vizualizace.

Podle Zvi Feuera, výkonného viceprezidenta vývoje softwaru ve společnosti Siemens, je digitální dvojče PLM řešením na cestě k Průmyslu 4.0.

Jaké typy „digitálních dvojčat“ již existují?

Jak jsme řekli dříve, „digitální dvojčata“ se aktivně používají v průmyslu: dvojčata součástí (která jsou vyrobena pro konkrétní výrobní část), dvojčata produktů (související s uvedením produktu na trh, jejich hlavním cílem je snížit náklady na údržbu) , procesní dvojčata (jejich účelem může být např. zvýšení životnosti), systémová dvojčata (optimalizace celého systému jako celku).

1971yes/bigstock.com

Podle high-tech výzkumné a konzultační agentury Gartner stovky milionů „digitálních dvojčat“ brzy nahradí lidskou práci. Některé společnosti to již využívají. Není nutné mít zaměstnance, který by diagnostikoval problémy ve výrobě. V reálném čase s pomocí „digitálních dvojčat“ můžete přijímat všechna potřebná data a být připraveni na opravu zařízení předem.

A co „digitální dvojče“ samotného člověka?

chagpg/bigstock.com

Pro ty, kteří chtějí mít přítele Terminátora, který myslí jako ty, ve všem pomáhá, je bratr a přítel, máme dobrou zprávu. Podle futuristy a technologa Johna Smithe je taková budoucnost již blízko. Věří, že v blízké budoucnosti budou existovat takzvaní softwaroví agenti, kteří budou předem předvídat přání a chování své skutečné kopie a budou pro svůj lidský protějšek provádět nějaké akce.

„Digitální dvojče“ bude moci nakupovat, činit obchodní rozhodnutí, zapojit se do společenských aktivit – obecně bude umět vše, na co někdy nemáme čas.

Budeme také moci přenést veškerou rutinní práci na našeho dvojníka. Navíc podle Johna Smithe budou naše digitální klony znát naše zájmy, preference, politické názory a v případě potřeby je budou moci hájit, protože budou mít ucelenější historický kontext a budou moderní obraz světa vnímat jako celý. A dokonce i pocit soucitu. Například „digitální dvojče“ nám projeví náklonnost, protože bude schopno odhadnout náš emoční stav.

Tohle všechno zní jako utopický filmový scénář. Cítím, že něco není v pořádku. Jaké jsou nevýhody „digitálních dvojčat“?

Nevýhody digitálních dvojčat jsou zřejmé. V první řadě vyvstává otázka naší bezpečnosti. Digitální klony využijí všechny možné zdroje k doplnění informací o nás. Jedná se o algoritmy, které shromažďují data z účtů sociálních sítí a naší osobní korespondence a jakýchkoli dokumentů a souborů, které se nás nějakým způsobem týkají. To samozřejmě nemůže být alarmující: jak jsme již zjistili, „digitální dvojčata“ se mohou neustále aktualizovat a zlepšovat. Jedním z primárních úkolů by proto mělo být vytvoření právního rámce pro stanovení „mezí přípustnosti“ umělé inteligence.

chagpg/bigstock.com

Nepropadejte však panice. Vezměte si příklad Johna Smitha: zůstává optimistou a věří, že „digitální dvojčata“ lidstvo nenahradí. Jednoduše se stanou různými verzemi lidí, kteří s námi mohou v míru existovat.

Pokud najdete chybu, zvýrazněte část textu a klikněte Ctrl+Enter.

Jednou ze slibných myšlenek zítřka, které ovlivňují jakoukoli produkci, je digitální modelování aktiv: vytváření virtuálních kopií skutečných objektů, které vypadají a fungují přesně stejně jako jejich prototypy. Ve společnosti Gazprom Neft jsou „digitální dvojčata“ úzce zapojena do zpracovatelských závodů společnosti a velká část této inovativní technologie již byla implementována.

Od výkresů po 3D modely

Trochu historie. Lidé vždy potřebovali výkresy a schémata, od okamžiku prvních vynálezů - kola a páky, aby si navzájem předávali informace o konstrukci těchto zařízení a pravidlech jejich použití. Zpočátku to byly primitivní výkresy obsahující jen ty nejjednodušší informace. Návrhy se však staly složitějšími a obrázky a pokyny byly podrobnější. Od té doby ušly technologie pro vizualizaci, dokumentaci a ukládání znalostí o strukturách a mechanismech dlouhou cestu. Přesto po dlouhou dobu zůstával papír hlavním médiem pro záznam inženýrských myšlenek a pracovním prostorem zůstalo letadlo.

Ve druhé polovině dvacátého století se ukázalo, že obvyklá armáda kreslířů vyzbrojená rýsovacími prkny již nedokáže držet krok s rychlým růstem průmyslové výroby a složitostí vývoje strojírenství. Urychlení zpracování objemných a komplexních informací (např. technologické zařízení pro atmosférickou destilaci ropy obsahuje více než 30 tisíc kusů zařízení) si vyžádalo změnu technologie práce konstruktérů, projektantů, stavitelů, technologů, specialistů provozu a údržby. Evoluce technických konstrukčních nástrojů nabrala další obrátky a na počátku 90. let minulého století přišly do ropného průmyslu počítačem podporované konstrukční systémy – CAD. Nejprve používali 2D kresby a poté, na konci roku 2000, přišli na 3D.

Moderní konstrukční systémy umožňují inženýrům provádět rozvržení a projektování průmyslových zařízení v objemové formě, s přihlédnutím ke všem omezením a požadavkům výrobního procesu, jakož i požadavkům průmyslové bezpečnosti.

Moderní konstrukční systémy umožňují inženýrům rozmístit a navrhnout průmyslová zařízení v objemové formě, s přihlédnutím ke všem omezením a požadavkům výrobního procesu, jakož i požadavkům na průmyslovou bezpečnost. S jejich pomocí můžete vytvořit návrhový model konkrétní instalace a správně na něj umístit technologické a technické komponenty bez rozporů a kolizí. Zkušenosti ukazují, že používáním takových systémů je možné snížit počet chyb a nesrovnalostí v návrhu a provozu různých instalací 2–3krát. Toto číslo je působivé, vezmeme-li v úvahu, že u velkých průmyslových zařízení se počet chyb, které je třeba opravit během procesu přezkoumání návrhu, pohybuje v tisících.

Využití 3D modelů umožňuje z pohledu projektantů a stavitelů radikálně zlepšit kvalitu projektové dokumentace a zkrátit dobu projektování. Vybudovaný informační model objektu se ukazuje jako užitečný v provozní fázi. Jedná se o novou úroveň vlastnictví průmyslového zařízení, na které mohou zaměstnanci získat jakékoli informace potřebné k rozhodnutí nebo dokončení úkolu v co nejkratším čase na základě stávajícího modelu. Navíc: když je po nějaké době potřeba modernizace zařízení, budoucí konstruktéři budou mít přístup ke všem relevantním informacím s historií oprav a údržby.

Omský pilot

Sergej Ovčinnikov,
Vedoucí oddělení řídicích systémů ve společnosti Gazprom Neft

Vývoj a implementace systému pro správu inženýrských dat je bezesporu důležitou součástí inovativního rozvoje jednotky logistiky, zpracování a prodeje. Funkce obsažené v SUPRID a potenciál systému umožní jednotce a společnosti jako celku stát se lídrem v digitální správě technických dat při rafinaci ropy. Tento softwarový produkt je navíc důležitou součástí celé řady souvisejících IT systémů, které představují základ právě vznikajícího centra BLPS Performance Management Center.

V roce 2014 zahájil Gazprom Neft projekt na vytvoření systému správy technických dat pro zařízení na rafinaci ropy – SUPRID. Projekt je založen na využití technologií 3D modelování pro návrh, výstavbu a údržbu průmyslových objektů. Díky jejich použití se zkracuje čas potřebný pro vznik a rekonstrukci závodů na rafinaci ropy, zvyšuje se efektivita a bezpečnost jejich provozu a zkracují se prostoje technologického zařízení závodu. Implementaci moderního systému pro správu inženýrských dat na nejnovější platformě Smart Plant for Owners/Operators (SPO) provádějí specialisté z oddělení systémů řízení jednotky logistiky, zpracování a prodeje a také dceřiná společnost ITSK a Servis automobilů.

Použitím automatizovaných návrhových systémů, které vytvářejí 3D modely objektů, je možné snížit počet chyb a nesrovnalostí v návrhu a provozu různých instalací 2–3krát.

Na konci loňského roku byl úspěšně dokončen pilotní projekt nasazení funkčnosti platformy a nastavení obchodních procesů pro nově zrekonstruovanou primární rafinérskou jednotku v Omské rafinérii - AT-9. Systém implementuje funkcionalitu pro ukládání, správu a aktualizaci informací o instalaci po celou dobu jejího životního cyklu: od výstavby až po provoz. Spolu se systémovou, regulační a metodickou dokumentací byly vypracovány požadavky na projektanta a normy pro správu inženýrských dat. „SUPRID je dobrý pomocník v práci,“ poznamenal Sergej Shmidt, vedoucí instalace AT-9 v rafinérii Omsk. - Systém umožňuje rychlý přístup k technickým informacím o jakémkoli zařízení, zobrazení jeho výkresu, objasnění technických parametrů, lokalizaci místa a měření na trojrozměrném modelu, který přesně reprodukuje skutečnou instalaci. Využití SUPRID pomáhá mimo jiné při školení nových specialistů a stážistů.“

Jak to funguje?

Úkolem systému SUPRID je pokrýt všechny fáze životního cyklu technologického objektu. Začněte shromažďováním technických informací ve fázi návrhu a poté aktualizujte informace v následujících fázích – výstavba, provoz, rekonstrukce, odrážející aktuální stav zařízení.

Vše začíná informacemi od projektanta, které se postupně přenášejí a načítají do systému. Výchozí data tvoří: projektová dokumentace, informace o funkčně-technologické a stavebně-montážní struktuře zařízení, inteligentní technologická schémata. Právě tyto informace se stávají základem informačního modelu, který vám umožní okamžitě získat cílené informace o stavebních projektech a technologickém schématu instalace, což umožňuje během několika sekund najít požadovanou polohu procesního zařízení, přístrojového vybavení na technologického schématu a určit jeho účast na technologickém procesu.

Pomocí 3D konstrukčního modelu objektu načteného do systému jej zase můžete vizualizovat, vidět konfiguraci bloků, prostorové uspořádání zařízení, okolí se sousedním zařízením a měřit vzdálenosti mezi různými prvky instalace. Tvorba provozního informačního modelu je završena propojením as-built dokumentace a 2D a 3D „as built“ modelů, které poskytují možnost získat podrobné informace o vlastnostech a technických vlastnostech jakéhokoli zařízení nebo jeho prvků ve fázi provozu. Systém je tedy strukturovaným a propojeným souborem všech inženýrských dat objektu a jeho vybavení.

Roman Komárov,
Zástupce vedoucího oddělení inženýrských systémů ve společnosti ITSK, Development Manager ve společnosti SUPRID

Po mnoha letech vyhodnocování přínosů projektu a předběžného vývoje byl pilotní systém v krátké době implementován. Implementace SUPRID umožnila společnosti získat nástroj pro správu technických dat zařízení na rafinaci ropy. Dalším globálním krokem, ke kterému se budeme postupně přibližovat, je vytvoření digitálního informačního modelu ropné rafinérie.

K dnešnímu dni bylo do elektronického archivu SUPRID nahráno již více než 80 000 dokumentů. Systém umožňuje polohové vyhledávání aktuálních informací o jakémkoli typu zařízení a poskytuje uživateli komplexní informace o každé položce, včetně technických charakteristik, celkových rozměrů, materiálového provedení, designu a provozních parametrů atd. „SUPRID“ umožňuje zobrazit jakoukoli část instalace v trojrozměrném modelu nebo na technologickém schématu, otevřít naskenované kopie dokumentů souvisejících s touto pozicí: pracovní, výkonnou nebo provozní dokumentaci (pasy, akty, výkresy atd. ).

Do elektronického archivu SUPRID bylo nahráno již více než 80 000 dokumentů. Systém umožňuje provádět polohové vyhledávání aktuálních informací o jakémkoli typu zařízení a poskytovat uživateli komplexní informace o každé poloze.

Tato variabilita výrazně zkracuje čas strávený zpřístupňováním aktuálních informací a jejich interpretací a umožňuje vyhnout se chybám při rekonstrukci a technickém dovybavení objektu a výměně zastaralého vybavení. "SUPRID" pomáhá analyzovat provoz zařízení a jeho zařízení při hodnocení provozní účinnosti, usnadňuje přípravu změn technologických předpisů, vyšetřování poruch, poruch, havárií na zařízení, vzdělávání a školení provozního personálu.

„SUPRID“ je integrován s dalšími informačními systémy BLPS a tvoří jednotné informační prostředí pro inženýrská data, která se mimo jiné stane základem pro inovativní Unit Performance Management Center. Vzájemné propojení s programy jako KSU NSI (systém řízení firemních referenčních informací), SAP TORO (údržba a opravy zařízení), SU PSD (systém řízení dokumentace návrhu a odhadů) TrackDoc, Meridium APM tvoří jedinečný integrovaný systém automatizace procesů pro řízení výroby aktiv ropné rafinérie, což umožňuje zvýšit ekonomický efekt jejich společného využití pro společnost.

Efektivita projektu

V relativně krátké době se IT specialistům Gazprom Neft podařilo nejen zvládnout složitosti platformy SPO, na které je postaven systém správy inženýrských dat, ale také vytvořit zcela novou infrastrukturu pro společnost, vyvinout sadu regulačních dokumentů a nakonec vyvinout kvalitativně nový přístup k výstavbě zařízení na rafinaci ropy.

Již v rané fázi projektu bylo zřejmé, že systém bude žádaný provozními službami závodu a službami investiční výstavby. Stačí říci, že jeho použití ušetří až 30 % pracovního času na vyhledávání a zpracování technických informací o jakémkoli objektu. Když je „SUPRID“ integrován se systémy pro regulační a referenční informace, údržbu a opravy zařízení, dokumentaci návrhu a odhadů a další, jsou k dispozici aktuální technická data pro rychlou a vysoce kvalitní údržbu procesního zařízení. Schopnosti systému rovněž umožňují vytvořit simulátor provozních služeb, což nepochybně zvýší úroveň výcviku jejich specialistů. Pro útvary investiční výstavby rafinérie se systém stane konstrukčním nástrojem ve fázi drobných a středních oprav. Tento přístup výrazně zjednodušuje sledování průběhu rekonstrukce průmyslových objektů a zlepšuje kvalitu oprav.

Očekává se, že investice vložené do implementace SUPRID se vrátí přibližně za 3–4 roky. To bude možné díky zkrácení doby projektování, dřívějšímu přesunu zařízení z fáze uvádění do provozu do průmyslového provozu a v důsledku toho zvýšení objemu vyrobených hotových výrobků. Další významnou výhodou je urychlení přípravy a realizace údržbových prací a realizace rekonstrukcí a modernizací zařízení zkrácením doby potřebné pro obsluhu rafinérie na kontrolu nové projektové dokumentace a včasné odhalení nedostatků a chyb v projekční práci a dodavatelé staveb.

Implementační program SUPRID je koncipován na období do roku 2020. Bude sloužit k „digitalizaci“ jak stávajících instalací, tak výstavby nových zařízení. V současné době se specialisté připravují na replikaci systému v moskevské rafinérii.

Co je digitální dvojče?

Digitální dvojče je nové slovo v modelování a plánování výroby – jednotný model, který spolehlivě popisuje všechny procesy a vztahy jak v jednotlivém zařízení, tak v rámci celého výrobního majetku ve formě virtuálních instalací a simulačních modelů. Vzniká tak virtuální kopie fyzického světa.

Použití digitálního dvojčete, které je přesnou kopií skutečného aktiva, pomáhá rychle simulovat vývoj událostí v závislosti na určitých podmínkách a faktorech, najít nejefektivnější provozní režimy, identifikovat potenciální rizika, integrovat nové technologie do stávajících výrobních linek a snížit čas a náklady na realizaci projektu. Digitální dvojče navíc pomáhá identifikovat bezpečnostní kroky.

Moderní technologie umožňují postavit digitální dvojčata naprosto jakéhokoli výrobního aktiva, ať už jde o ropnou rafinerii nebo logistickou společnost. Tyto technologie v budoucnu umožní dálkové ovládání celého výrobního procesu v reálném čase. Na základě digitálního dvojčete je možné kombinovat všechny systémy a modely používané pro plánování a řízení výrobních činností, což zvýší transparentnost procesů, přesnost a rychlost rozhodování.

Digitální dvojče lze považovat i za elektronický pas výrobku, který eviduje veškeré údaje o surovinách, materiálech, provedených operacích, testech a laboratorních testech. To znamená, že veškeré informace, od výkresů a výrobní technologie až po pravidla údržby a likvidace, budou digitalizovány a dostupné pro čtení zařízeními i lidmi. Tento princip nám umožňuje sledovat a garantovat kvalitu produktů a zajistit jejich efektivní servis.

V sekci „Nové slovo“ Apparat hovoří o nedávno se objevujících pojmech spojených s novou společností. Toto vydání obsahuje digitální dvojče. Počítač, který o vás ví všechno a dokáže napodobit vaše chování.

Digitální dvojče

Technologickým snem futuristy a zakladatele nadace Acceleration Studies Foundation Johna Smarta je, že brzy budou speciální počítačové programy schopny napodobovat chování konkrétních lidí. Pomocí různých technologií pro sběr a analýzu vašich dat bude počítač schopen odpovídat na vaše dopisy a dokonce i komunikovat s vašimi příbuznými, když jste zaneprázdněni. Digitální dvojčata by se podle Smarta měla objevit během příštích pěti let.

Předpokládá se, že pro vytvoření digitální dvojky bude speciální software analyzovat vaši korespondenci na sociálních sítích a e-mailu, historii prohlížeče a nákupy v internetových obchodech, informace z nositelných zařízení, chytrých telefonů nebo chytrých hodinek a jakékoli další dostupné informace. Na základě těchto dat bude možné pomocí speciálních algoritmů naprogramovat vaše chování: jak byste odpověděli partnerovi v obchodním dopise, co byste vzkázali svým dětem v jejich zprávě na Facebooku. Počítače už vědí hodně o našich preferencích, například reklamní společnosti analyzují naše vyhledávací dotazy a e-maily, vytvoří každému profil a snaží se mu zobrazovat jen ty reklamy, které ho budou skutečně zajímat.

Do našich životů začíná pronikat i software napodobující lidské chování: digitální asistentky – Siri od Applu, Cortana od Microsoftu a Watson od IBM – komunikují s uživatelem, odpovídají na jeho otázky a dokážou vést konverzaci i na abstraktní témata. Byly vyvinuty první chatboty, které úspěšně prošly Turingovým testem – tedy klamou lidi, kteří s nimi komunikují, že se nejedná o umělou inteligenci, ale skutečnou lidskou inteligenci.

Vědci zvažují i ​​fantastickější možnosti vytvoření digitálního dvojčete: kompletní digitalizaci mozku, takzvané nahrání vědomí. Práce v tomto směru je ale nyní teprve v plenkách: například v rámci projektu Blue Brain by měla být do roku 2023 kompletně simulována digitální verze neokortexu, hlavní části lidské mozkové kůry.

Jak používat digitální dvojče

Promluvte si s člověkem po jeho smrti

Jedním z nejambicióznějších plánů je vytvořit dvojníka, který může nahradit člověka po jeho smrti. "Až ty a já zemřeme, naše děti nepřijdou do našich hrobů." Budou provozovat naše digitální dvojčata a mluvit s nimi,“ říká John Smart. "Tento scénář může znít trochu přitažené za vlasy," dodává. "Lidé už ale na stránkách zesnulých příbuzných na sociálních sítích vytvářejí zeď pláče a nadále jim posílají soukromé zprávy." Spisovatelé sci-fi a režiséři takové perspektivy milují. Například jedna ze zápletek v seriálu „Black Mirror“ hovoří o tom, jak mladá žena nahradila svého manžela, který zemřel při autonehodě, digitální kopií. Později „stáhla“ vědomí svého manžela do androidího robota – to znamená, že ho prakticky oživila.

Osobní asistent

Tato možnost je mnohem jednodušší na implementaci a nevyžaduje od dvojníka tak vysokou úroveň kognitivních schopností. Do jisté míry se to již nyní implementuje, například digitální asistent Google Now analyzuje vaši poštu a vyhledávací dotazy a poskytuje tipy, které vám usnadní život. Digitální dvojče vám však bude umět nejen něco navrhnout, ale také se ujmout některých vašich úkolů, byť docela jednoduchých: domluvit si schůzku s lékařem, naplánovat obchodní schůzku a v obchodě upozornit na produkty, které jsou nejvhodnější pro váš jídelníček z hlediska obsahu užitečných látek.

Nevýhody projektu

Jedním z hlavních nedostatků tohoto konceptu, který přiznává i jeho ideolog John Smart, je naprosté narušení soukromí. Program bude číst veškerou vaši korespondenci, analyzovat nákupy a obecně všemi možnými způsoby proniká do toho, čemu se říká váš osobní život. Velké korporace, které sbírají méně dat, už čelí protestům.

John Smart

ideolog vytváření digitálních dvojčat

Víte, rád bych si uložil své zdravotní a finanční informace do malého trezoru, aby se k nim nikdo nedostal. Ale takové myšlení je atavismus. Pokud obětujete své soukromí, nemůžete mnoho získat. Jsem přesvědčen, že dokud budou mít lidé pocit, že mají technologie pod kontrolou, bude ochrana osobních údajů až na druhém místě.

Obrázek: Edward Blake Edwards

Z webu redakce: Koncem května se v Moskvě konalo fórum Siemens PLM Connection, jehož hlavními tématy bylo vytvoření digitálního dvojčete, 3D tisk, internet věcí a zvýšení konkurenceschopnosti ruských produktů.

Všimněte si, že termín digitální dvojče v ruskojazyčných publikacích se překládá jako „digitální dvojče“ i „digitální dvojče“.

Sál sotva pojal všechny

Pět kroků k vybudování digitálního podniku

Moderní technologie revolučně mění přístupy k výrobě produktů. Společnosti zrychlují své procesy, zvyšují flexibilitu a efektivitu a zlepšují kvalitu. Siemens věří, že k dosažení tohoto cíle nestačí soustředit se pouze na jednu fázi výroby. Je třeba vzít v úvahu celý řetězec, od vývoje produktu až po použití.

„Jakmile tyto procesy vytvoříte a optimalizujete, můžete je integrovat, propojit své dodavatele a mít jeden holistický přístup k budování vašeho podnikání. Navíc poskytne příležitost vytvořit digitální dvojče vašeho podniku, které vám umožní simulovat jeho provoz, abyste mohli proaktivně identifikovat úzká místa, například tam, kde vznikají přebytky nebo kde se očekávají zpoždění,“ řekl Jean Luca Sacco, ředitel marketingu společnosti Siemens PLM Software v regionu EMEA. – Zní to jako sci-fi, ale už je to docela proveditelné. Stačí udělat pět kroků a digitální dvojče může vaší společnosti pomoci.“

První krok, vývoj produktu, ilustroval Jean Luca Sacco na reálném příkladu jednoho z produktů vytvořených samotným Siemensem, s maximálním opětovným využitím jeho předchozích generací a zohledněním následného ověření bez vytvoření fyzického prototypu všech jeho vlastností, včetně ohřevu, chlazení a ochrany proti elektromagnetickým vlivům . „Naší specialitou je vývoj produktů založených na systematickém přístupu založeném na informačně bohatém digitálním dvojčeti produktu, který je uložen v prostředí spolupráce Teamcenter, takže k němu mají přístup všichni účastníci vývoje,“ řekl.

Druhý krok, vývoj výrobní technologie, zahrnuje modelování nikoli samotného výrobku, ale výrobních operací. „Pomocí systému Plant Simulation simulujeme všechny výrobní operace před vytvořením pracoviště, abychom mohli předem předvídat všechny potíže. Navíc to platí nejen pro jedno pracoviště, ale pro celý závod jako celek. To umožní optimalizovat materiálové toky, spotřebu energie a simulovat výrobní procesy dlouho před zahájením investice do výstavby dílny,“ uvedl Jean Luca Sacco a představil příklad, jak lze model využít, aby se zabránilo nebezpečnému zakřivení dělníkovy páteře při montáži.

Třetí krok, příprava a spuštění výroby, zahrnuje využití dalšího digitálního dvojčete, tentokrát pro technické procesy a zařízení. Podle Jeana Luca Sacca je Siemens jedinou společností na světě, která může nabídnout integrovaný systém počítačového inženýrství, který umožňuje vytvoření kompletního digitálního dvojčete, včetně všech oborů, jako je mechanika, elektrotechnika a software, aby bylo možné vše otestovat před zahájením výroby. Zdůraznil důležitost integrace všech složek takového dvojníka: „V životě je přece všechno propojené. Navrhujeme produkt, na tomto základě vyvíjíme proces a vlastnosti technického procesu kladou požadavky na vývoj produktu.“

Čtvrtý krok, výroba produktu, je rovněž realizován pomocí digitálního dvojčete. Bez ní totiž nelze vytvořit reálný pracovní harmonogram, aby se například zjišťovaly časové ztráty a optimalizovaly výrobní procesy. Tradičně to vyžadovalo mnoho papírových návodů, což bylo neefektivní a náchylné k chybám, ale digitální modelování umožňuje vytvořit perfektní sadu návodů pro výrobu a montáž produktu. Jean Luca Sacco vysvětlil, že takové řešení je komplexní, pokrývá všechny zdroje podniku, jako jsou lidé, materiály, zařízení, stroje, a s pomocí digitálního dvojčete umožňuje řídit výrobu. Elektronická informace je v tu chvíli předána operátorovi. když ji potřebuje. Na pracovišti může využívat technologii rozšířené reality a lépe porozumět tomu, co potřebuje s příchozím obrobkem udělat, a tím minimalizovat chyby při montáži. Ale i když se vyskytnou chyby, srovnání skutečného produktu s jeho digitálním dvojčetem je odstraní. „Tento přístup odstraňuje stěny, které vždy existovaly mezi designéry a dělníky, a umožňuje tak výrazně zlepšit kvalitu produktů,“ řekl Jean Luca Sacco.

Pátá fáze, údržba, bude efektivnější, pokud použijete řešení, které vám umožní shromažďovat a analyzovat informace, které produkt generuje během svého provozu.

K implementaci těchto pěti kroků nabízí Siemens softwarovou sadu Digital Enterprise, včetně Teamcenter, NX, Tecnomatix a dalších, která zohledňuje procesy výrobního řetězce pro různá odvětví. Podle Jeana Lucy Sacca toto řešení ukazuje stav produktu ve všech fázích – od prvotního nápadu až po použití spotřebitelem, to vše v jediném prostředí. Zároveň v každé fázi lidé využívají práci svých kolegů a těží z toho, že mají data nejen o aktuální fázi, ale i o všech předchozích a následujících.

ruské reálie

Tento pokročilý přístup bude užitečný i pro ruské společnosti, protože jsou ve stejném vývojovém trendu jako celý světový průmysl. „Máme stejné problémy jako všude jinde – rostoucí složitost produktů. To je typické nejen pro letectví a automobilový průmysl, ale pro celý strojírenský průmysl,“ řekl Viktor Bespalov, viceprezident, generální ředitel Siemens PLM Software v Ruské federaci a SNS. "Kromě toho se objevují nové obchodní modely související s šířením pokročilých technologií, jako je internet věcí, aditivní výroba, rozhraní člověk-stroj a velká data."

Přes všechny potíže naše společnosti vytvářejí komplexní inovativní produkty, řešící problémy, které dosud nebyly vyřešeny. Jako příklad uvedl Viktor Bespalov několik událostí. Při vytváření nového dopravního letounu Il-76 tak byl postaven digitální model a implementován jednotný informační prostor zastřešující mateřskou organizaci - Design Bureau pojmenovanou. Iljušin a dodavatelé.

Při vývoji nového traktoru KamAZ-5490 bylo před zahájením výroby provedeno modelování téměř všech montážních procesů, což odpovídá koncepci Siemens, a při vytváření nového motoru PD-14, který je nyní testován, jeho plně digitální byl vyvinut model, který se používá nejen ve výrobě, ale i v technologických službách.

Viktor Bespalov zároveň zdůraznil, že ruské podniky musí vyřešit mnoho problémů. Tradiční způsoby rozkladu produktů tak vzhledem ke vzrůstající složitosti produktů přestávají fungovat. Řízení požadavků a soulad s certifikačními standardy proto musí být řešeny v nejranějších fázích.

Provádění změn během vývoje i mimo něj zůstává výzvou. Zde pomáhá využití digitálního modelování a různých výpočtových metod, nicméně složitost tohoto úkolu naznačuje, že je stále na čem pracovat. S interakcí mezi PLM a ERP jsou spojeny problémy se správou zdrojů.

Victor Bespalov: „Navzdory všem potížím většina našich ruských zákazníků
plánuje rozšířit používání produktů Siemens PLM Software.“

Existují také národní problémy. Naše společnosti nepůsobí pouze lokálně, vstupují na globální trhy, jak to jinak nejde. Viktor Bespalov citoval údaje získané od jednoho ruského leteckého holdingu a jeho zahraničních konkurentů, z nichž vyplývá, že naše společnost věnuje dolaďování výroby téměř dvakrát více času než oni. Podle jeho názoru jde o alarmující signál, který naznačuje, že západní společnosti uvádějí produkty na trh mnohem rychleji a ruští výrobci se musí snažit tyto ztráty snížit.

K tomu musí naše společnosti používat technologie, které je činí konkurenceschopnými. V tomto ohledu se Viktor Bespalov domnívá, že je nutné pečlivě zvážit výběr technologií: „Kategoricky nesouhlasím s prohlášeními některých ruských vývojářů, která se v poslední době objevila v souvislosti s politikou substituce dovozu, která zdůrazňují, že ruské PLM systémy jsou 80 % splňují požadavky našich podniků. Co dělat se zbývajícími 20%? Jak budou naše tuzemské firmy schopny v takové situaci konkurovat? Jak jednat s globálními hráči, kteří jsou již vybaveni moderními technologiemi?

Viktor Bespalov jako odpověď na tyto řečnické otázky uvedl výsledky průzkumu mezi ruskými zákazníky, které ukazují. že přes všechny potíže většina z nich plánuje rozšíření využití produktů Siemens PLM Software.

Důležitou roli v tom zřejmě hraje pozornost, kterou ruská kancelář věnuje požadavkům zákazníků. Navíc se dnes již nebavíme o návrhu výkresů, ale o funkčních požadavcích. Na poslední konferenci bylo zmíněno zohlednění požadavků po nich pojmenovaného Design Bureau. Sukhoi a ASTC pojmenované po. Antonov v CAD systému NX.

Tato práce pokračuje u dalších produktů, zejména byla posílena integrace CNC systému Sinumetrik a NX CAM, aby se spojil skutečný a virtuální svět, byla vylepšena integrace NX a Fibersim pro letecké programy, systém Product Cost Management byl vylepšen byly přizpůsobeny ruským metodologiím výpočtu nákladů a byly integrovány systémy Teamcenter a Test pro komplexní proces ověřování požadavků.

Toto téma znepokojuje ruské uživatele. Takže Michael Rebruch, ředitel vývoje NX, dostal od publika otázku, jak můžete své problémy sdělit vývojářům NX a ovlivnit vývoj. Na to odpověděl, že společnost nadále spolupracuje se zákazníky v Rusku, naslouchá jejich přáním a bere je v úvahu: „Je pro nás důležité pochopit, jak pracují, kde mají potíže, a pak se pokusíme pomoci. “ Viktor Bespalov za sebe slíbil, že ihned po fóru bude pokračovat ve spolupráci se zákazníky na definování požadavků a vytvoření plánu, jak je splnit v budoucích verzích produktů.

Pozornost je věnována i tématu tvorby prototypu standardního řešení. „PLM není levná technologie, takže zákazníci mají zájem rychle získat hodnotu. V tomto ohledu se v posledních čtyřech letech naše úsilí soustředilo na zkrácení doby implementace,“ řekl Viktor Bespalov.

Již byly vytvořeny speciální předkonfigurované datové modely, šablony NX pro podporu unifikovaných úložných systémů, šablony procesů řízení změn, knihovny standardních dílů, materiálů, technologických prostředků atd. a vyvinuta metodika pro rychlé zprovoznění. Podle odhadů Siemens a dat z pilotních projektů lze dobu implementace zkrátit na polovinu díky tomu, že téměř 80 % práce pokrývá standardní řešení a pouze 20–30 % zohledňuje specifika zákazníka.

Kromě toho v rámci implementace průmyslového přístupu oznámeného před několika lety společnost Siemens v Rusku propaguje sadu průmyslově předkonfigurovaných řešení Catalyst, která zahrnuje osvědčené postupy a základní procesy pro různá průmyslová odvětví, jako je stavba lodí, automobilový průmysl, strojírenství. strojírenství, elektronika, energetika atd. Podle Victora Bespalova tato řešení umožňují zavádět nová řešení do stávajících procesů tak, aby se zmenšila propast mezi pokročilými technologiemi a tím, co podnik skutečně používá.

Prezentace ruských zákazníků ukázaly, jak implementujeme uvedené technologie Siemens. Vasily Skvorchuk, vedoucí oddělení IT společnosti Ural Locomotives LLC, tedy řekl, že při zahájení nové výroby elektrických vlaků Lastochka bylo rozhodnuto vytvořit komplexní automatizační systém v podniku, včetně Teamcenter, NX CAD/CAM/CAE od Siemens, ruský běloruský ERP systém Omega (rusko-běloruský) a „1C: Manufacturing Enterprise Management“.

Vasily Skvorchuk: „V současné době pracuje v integrovaném podnikovém systému asi 1 100 lidí“

Ural Locomotives LLC, společný podnik se společností Siemens, byl vytvořen v roce 2010. „Od té chvíle začal v našem závodě rychlý rozvoj informačních technologií,“ řekl Vasilij Skvorčuk a dodal, že v integrovaném podnikovém systému nyní pracuje asi 1100 lidí. vedení může sledovat průběh prací na manažerském panelu, který dostává všechny základní informace. Díky tomuto systému mají všechna oddělení přístup k jedinému zdroji aktuálních informací nezbytných pro výrobu vysoce kvalitního vybavení pro Lastochku.

Pro díly zpracovávané na CNC stroji firma plánuje využít trojrozměrný elektronický model výrobku. Pilotní projekt již proběhl.

Přechod na elektronický prototyp produktu probíhá také v Ulan-Ude Aviation Plant, který vyvíjí a vyrábí vrtulníky Mi-8. Ředitel IT závodu Maxim Lobanov hovořil o dvou projektech organizace digitálního procesu technologické přípravy výroby na základě původní projektové dokumentace v podobě elektronického layoutu.

Nejprve byl pro nový model vrtulníku realizován projekt „End Beam“, při kterém bylo vytvořeno zařízení a samotný nosník, a poté projekt „Cargo Floor“, vyrobený výhradně bezpapírovou technologií. V rámci tohoto projektu byl zpřesněn proces montáže nástrojů, což umožnilo zvýšit přesnost montáže a zkrátit čas.

Podle Maxima Lobanova v souvislosti s přechodem na bezpapírové technologie vyvstala potřeba integrovat PLM systém Teamcenter s plánovacím systémem používaným v závodě a také vytvořit moderní informační systém, který přinese digitální uspořádání na každé pracoviště.

Zahraniční příklady

Z pohledu globální konkurence je zajímavé sledovat, jak se přechod na digitální technologie vyvíjí v zahraničních podnicích. Například společnost Konecranes, která vyrábí a servisuje jeřáby a další zdvihací zařízení, zahájila v roce 2008 cestu k harmonizaci svého přístupu k digitalizaci.

„Produkce a servis jsou zajímavou kombinací, abyste dosáhli maximálního efektu, musíte tyto prvky spojit. V provozu máme asi půl milionu kusů zařízení a digitalizace je zde velmi důležitá,“ vysvětlil Matti Leto, ředitel Product & Engineering Process ve společnosti Konecranes.

Řekl, že proces byl nejprve definován a poté se začalo hledat řešení, které by tyto procesy podpořilo, aby systémy dobře fungovaly i do budoucna po mnoho dalších let. Byl sestaven seznam platforem včetně ERP, CRM atd., ale za nejdůležitější z hlediska dlouhodobé udržitelnosti považuje společnost PLM systém, protože obsahuje informace o produktech. Volba padla na Teamcenter.

V tuto chvíli jsou některé systémy implementovány, zbytek se zavádí. Mezitím Konecranes posouvá na další úroveň digitalizace pomocí technologie IoT k automatizaci údržby zařízení a optimalizaci dalších procesů. Za tímto účelem byl vytvořen portál pro výměnu informací mezi společností, partnery a zákazníky.

Projekt internetu věcí ve společnosti Konecranes úspěšně začíná. K síti je připojeno více než 10 tisíc zařízení. „Systém PLM výrazně zvyšuje hodnotu internetu věcí, protože Produktová data spolu s daty z monitorování zařízení vám umožňují rychle činit informovaná rozhodnutí,“ podělil se o své zkušenosti Matti Leto. "Věříme, že internet věcí je nový obchodní model, který je budoucností."

Digitální dvojče jako základ budoucí výroby

Průmyslová revoluce, která v současnosti probíhá, transformuje podnikání a představuje pro podniky obtížné výzvy. Vývojové procesy se mění, například prostřednictvím využívání crowdsourcingu a navrhování založeného na systémech, a ve výrobě probíhají změny pomocí aditivní výroby, pokročilých robotických systémů a inteligentní automatizace.

„Vytvoření digitálního dvojčete pro řízení životního cyklu celého výrobního systému umožňuje podnikům dosáhnout nové úrovně inovací,“ řekl Robert Meschel, vrchní ředitel strategie Siemens PLM Software pro Manufacturing Engineering Software, a řekl, že jednáním tímto směrem společnost rozvíjí oblasti výrobního inženýrství a digitální výroby. „Několik nových produktů, na kterých nyní pracujeme, překlenuje propast mezi designem a výrobou,“ řekl Robert Meschel.

Navíc se stále více využívá robotů, kteří jsou nyní mnohem flexibilnější než dříve. 3D tisk, který byl donedávna považován za vhodný pouze pro prototypování, se začíná uplatňovat v reálné výrobě. Jako důkaz uvedl Robert Meschel konkrétní příklady z leteckého průmyslu, stavby lodí, strojírenství a automobilového průmyslu, které ukazují, že to přináší radikální zrychlení: „Aktualizujeme naše produkty, abychom zákazníkům poskytli příležitost používat tuto technologii.“

Dalším slibným pokročilým přístupem je virtuální uvedení do provozu pomocí integrovaného hardwarového a softwarového balíčku. To vše podle Roberta Meschela naznačuje, že základem budoucí výroby bude simulace reality a důležitým předpokladem k tomu je digitální dvojče – model s vysokou mírou detailů.

Je také důležité, že použití digitálního dvojčete umožňuje integrovat výpočty a testy v plném rozsahu, stejně jako modely a data. Podle Woutera Dehandschuttera, technického ředitele produktu společnosti Siemens PLM Software, je zde výzvou maximálně využít informace vytvořené v různých fázích a propojit je dohromady, ale nyní existuje řada fází, ve kterých jsou technické informace vytvářeny izolovaně. .

Wouter Dehandschutter: „Použití digitálního dvojčete umožňuje integraci výpočtů a testování v plném rozsahu“

Ukázal, že tento problém lze vyřešit pomocí digitálního dvojčete, analyzováním produktu v nejranějších fázích pomocí virtuálního testování, ovládáním dvojčete a zvýšením jeho úrovně detailů a přesnosti, takže testování v plném rozsahu se zaměřuje spíše na splnění požadavků než na hledání řešení.

Jako příklad uvedl Wouter Dehandschutter společnost Irkut Corporation, která tento přístup uplatnila při navrhování letounu MC-21 s využitím produktů LMS Imagin.Lab a LMS Amesim pro výpočet chování systému. Modelovaly se přitom nejen jednotlivé díly, ale celková souhra systémů, což umožnilo ve fázi návrhu prověřit, jak se bude celé letadlo chovat, a podle Irkuta omezit tvorbu nejsložitějších modelů tím, pětinásobek oproti dříve používanému řešení.

Co je nového v NX 11

Při propagaci konceptu digitálního dvojčete Siemens nezapomíná ani na své základní produkty. Michael Rebruch, ředitel vývoje NX, Siemens PLM Software, představil některé z nových funkcí, které se objeví v srpnu s NX 11 a v listopadu s NX 11.01.

Jeden nový produkt je však již k dispozici. Toto je bezplatná mobilní aplikace Catchbook určená pro vývoj. „Nakreslením skici od ruky na tabletu, jejíž výsledek se převede na geometrii, můžeme přidávat kóty a řídit umístění skic. Můžete také pořídit fotografii pomocí mobilního telefonu a pomocí tohoto systému prozkoumat možnosti tohoto projektu,“ vysvětlil Michael Rebruch.

Michael Rebruch hovoří o tom, co je nového v NX 11

Coming with NX 11 je nový produkt Converging Model, který umožňuje kombinovat přesnou geometrii a buněčnou reprezentaci založenou na hranách v jediném modelu. Podle Michaela Rebrucha zákazníci, kteří se s ním již setkali, říkají, že změnil způsob práce, takže tento model lze použít při navrhování, testování a nových metodách, jako je 3D tisk a hybridní výroba.

NX 11 bude také obsahovat nové řešení Lightworks Iray+, založené na technologii Iray společnosti Nvidia, které je navrženo pro vytváření fotorealistických snímků a obsahuje knihovnu materiálů a scén.

NX 11 vám navíc umožní skenovat, načítat a pracovat s masivními mračny bodů stejně jako ve skutečném světě a navrhovat je v kontextu vašeho fyzického prostředí.

NX 11.01 bude obsahovat novou technologii optimalizace topologie navrženou pro vytváření složitých tvarů povrchů, optimalizující tvar, hmotnost, materiály, rozměry a topologii designu při zachování funkčnosti součástí. Očekává se, že to zlepší interoperabilitu s aditivní výrobou. -->

Existuje lepší způsob. Identifikace způsobů, jak zlepšit efektivitu inženýrských a technologických procesů navrhování

Aaron Frenkel, Jan Larssen

Výroba produktu je bezpochyby nejdůležitější součástí všech procesů životního cyklu. V této fázi se představy mění ve skutečnost. Navíc bez koordinovaného návrhu a výrobních procesů, které zajistí úspěšnou montáž produktu na dílně, zůstanou nápady jen krásnými výkresy nebo nebudou plně realizovány. Po mnoho let zůstaly metody navrhování a vývoje technologických postupů neměnné, zachovávajíce všechny tradiční nedostatky, které vedou ke zvýšení nákladů a termínů. Vzhledem k tomu, že inovace se dnes staly životně důležitými pro přežití podniků vyrábějících stroje, Siemens PLM Software analyzoval předvýrobní procesy, aby identifikoval způsoby, jak je dále optimalizovat. V tomto článku Aaron Frankel, vrchní ředitel marketingu pro strojírenské řešení, a Jan Larsson, vrchní ředitel marketingu pro Evropu, Střední východ a Afriku ve společnosti Siemens PLM Software, diskutují o tom, jaké zdroje neefektivity je třeba odstranit, aby bylo možné zavést koncept „digitální dvojče produktu“ a jak to ovlivní způsob výroby produktů.

Krásná symfonie

Pokud se ocitnete v moderním podniku, uvidíte úžasnou symfonii práce lidí, robotů a strojů, pohybu materiálů a dílů - a to vše je provedeno s přesností na vteřinu, aby se dodržel plán. Obrázek vypadá jednoduše fantasticky.

V zákulisí ale uvidíme zastaralé procesy designu a technologické přípravy výroby. Nebudeme nikoho kritizovat. Vyvinout design produktu není samo o sobě malým úspěchem. Navrhování může být velmi náročný úkol. V některých případech se produkt skládá z milionů dílů a na jeho vytvoření pracují tisíce zaměstnanců a partnerů, často po celém světě. Kromě toho v kritických průmyslových odvětvích, jako je elektronika (rychlejší procesory, miniaturizace), automobilový průmysl (udržitelnost a snižování emisí) a letectví (udržitelnost a zavádění kompozitních materiálů), existuje neustálá potřeba optimalizovat a urychlovat vytváření nových technologií. S přihlédnutím k vysoké složitosti řešených problémů je neochota odchýlit se od praxí prověřených předvýrobních procesů vcelku pochopitelná. Naši zákazníci však hlásí běžné problémy při návrhu a výrobě produktů, které v některých případech vedou k nákladným zpožděním.

Běžné problémy

Jednou z největších výzev, kterou vidíme, je, že návrháři a technologové používají různé systémy. V praxi to vede k tomu, že konstruktéři předávají své návrhy technologům, kteří se snaží vytvářet technologické postupy v počítačových systémech, na které jsou zvyklí. V takovém scénáři – a vyskytuje se to velmi často – dochází k desynchronizaci informací, což ztěžuje kontrolu situace. Navíc se zvyšuje pravděpodobnost chyb.

Problémy se pravidelně objevují při vývoji uspořádání dílen. Důvodem je to, že půdorysy se obvykle vytvářejí ve formě dvourozměrných půdorysů a papírových výkresů. Jedná se o dlouhý a pracně náročný proces. 2D výkresy jsou důležitou součástí procesu, ale nemají potřebnou flexibilitu. Často se stává, že přeskupení zařízení v dílně není na výkresu zaznamenáno. Problém je zvláště akutní při působení na rychle se měnících trzích (jako je spotřební elektronika), které vyžadují neustálé rozšiřování a modernizaci výrobních systémů. Proč? Protože dvourozměrná rozložení postrádají inteligenci a asociativitu. Zabraňují technologům vědět, co se přesně děje v dílně, a rychle činit chytrá rozhodnutí.

Po vytvoření dispozice je vypracována technologická trasa. Zpravidla pak prochází fází kontroly. Zde leží další významná překážka zvýšení efektivity. Technologové obvykle musí počkat, až bude zařízení nainstalováno, aby mohli vyhodnotit výkon zařízení. Navíc, pokud se ukáže, že charakteristiky jsou nižší, než se očekávalo, pak může být příliš pozdě na vývoj alternativní technologie. Naše zkušenost je taková, že tato situace má za následek značné zpoždění.

Nakonec zákazníci hlásí dva další problémy, které se objevily pozdě v předprodukčním cyklu. Jedná se o posouzení provedení jednotlivých operací a celého technologického procesu jako celku.

Vzhledem k vysoké složitosti moderní výroby a častému nedostatku koordinace mezi různými systémy navrhování procesů může být obtížné určit, které konkrétní operace nebo výrobní oblasti způsobují zpoždění na lince. A pokud jde o samotnou výrobu produktu, zákazníci uvádějí, že je obvykle extrémně obtížné vyhodnotit výkon a míru, do jaké skutečné procesy odpovídají plánovaným procesům. Problém opět spočívá ve vysoké složitosti a také nedostatečné zpětné vazbě mezi výrobou, konstruktéry a technology.

Digitální dvojče

Digitální dvojče je virtuální kopie skutečného objektu, která se chová stejně jako skutečný objekt. Aniž bychom se zde zabývali technickými detaily našich produktů, stačí říci, že naše nástroje Product Lifecycle Management (PLM) poskytují kompletní digitální platformu. Podporuje použití digitálních dvojčat, která přesně modelují komplexní návrh produktu a výrobní procesy.

Co to všechno znamená v praxi? Pojďme se znovu podívat na výše uvedené kroky a ukázat si hlavní schopnosti, které nový přístup poskytuje.

Konstrukce

NX (a další CAD systémy) vytvoří model produktu a přenese jej do Teamcenteru ve formátu 3D JT. Aplikace během několika sekund vytvoří tisíce různých virtuálních verzí produktu, které přesně odpovídají skutečnému produktu. Zároveň se pro identifikaci potenciálních problémů využívají technologie zpracování velkých dat, konstrukční a technologické informace (PMI) obsažené v modelech (tolerance, lícování, spojení mezi díly a sestavami), stejně jako základní popis technologického procesu. Tento přístup byl již ověřen v praxi při vytváření elektronických produktů vyráběných naší společností. Například jsme byli schopni okamžitě zjistit, že otvory pro šrouby na výstupním video konektoru nejsou přesně zarovnány s otvory pro šrouby na desce plošných spojů. Pokud by chyba zůstala neodhalena, mělo by to za následek záruční nároky ze strany zákazníků: konektor by se mohl oddělit od PCB. Identifikace konstrukčních chyb v rané fázi významně šetří čas a peníze, a to jak během vývoje technologie, tak během výroby.

Návrh procesu

Digitální dvojče umožňuje zlepšit spolupráci designérů a technologů, optimalizovat výběr místa a výrobní technologie a také alokaci potřebných zdrojů. Podívejme se na příklad provádění změn v procesu sestavení. Pomocí našeho softwaru přidávají procesní inženýři nové operace do pracovního 3D modelu procesu založeného na nové specifikaci návrhu. Můžete simulovat jakýkoli výrobní systém, když jste kdekoli na světě: řekněme technologové v Paříži připravují výrobu v továrně v Riu. Technologové mají časové informace pro každou přidanou operaci a kontrolují, zda nová procesní trasa splňuje stanovené ukazatele výkonnosti. Pokud tomu tak není, pak se technologické operace vymění nebo přeskupí. Numerické simulace se pak provádějí znovu, dokud zvolená procesní cesta nesplňuje požadavky. Nový pracovní postup je okamžitě k dispozici všem vývojářům ke schválení. Pokud jsou zjištěny nějaké problémy, konstruktéři a technologové spolupracují na jejich odstranění.

Rozvržení dílny

Při práci na layoutech doporučujeme vytvořit digitální dvojče obsahující strojní zařízení, automatizační systémy a zdroje, jasně propojené s celým „ekosystémem“ designu a technologické předvýroby. Pomocí sady nástrojů PLM lze kroky procesu zaměňovat pomocí přetažení. Stejně snadné je umístit zařízení a personál na výrobní linku a simulovat její provoz. Jedná se o velmi jednoduchý, ale zároveň mimořádně efektivní způsob vytváření a úpravy technologických postupů. Když jsou provedeny konstrukční změny, které vyžadují použití nového průmyslového robota, specialisté na numerické simulace například ověřují, zda je možné nainstalovat robota této velikosti, aniž by narazil na dopravník. Zpracovatel dispozičního řešení dílny provede potřebné úpravy a připraví oznámení o změnách, na základě kterých nákupní oddělení nakupuje nové vybavení. Tato analýza důsledků změn umožňuje vyhnout se chybám a v případě potřeby okamžitě informovat dodavatele.

Kontrola technologických konstrukčních řešení

Během fáze kontroly se digitální dvojče používá k virtuálnímu ověření procesu montáže. Virtuální simulace a kvantitativní analýza mohou vyhodnotit všechny faktory spojené s manuální prací při montáži a identifikovat problémy, jako je nevhodné držení těla. To umožňuje vyhnout se únavě a pracovním úrazům. Na základě výsledků simulace jsou vytvořena tréninková videa a instrukce.

Optimalizace výkonu

Digitální dvojče slouží ke statistickému modelování a vyhodnocování navrženého technologického systému. Umožňuje snadno určit, zda by měla být použita manuální práce, roboti nebo kombinace robotů a pracovníků. Je možné provádět numerické simulace všech procesů až po energetickou spotřebu jednotlivého stroje, aby byla technologie co nejvíce optimalizována. Analýza ukazuje, kolik dílů je vyrobeno v každé operaci. To zajišťuje, že výkon skutečné výrobní linky bude odpovídat cíli.

a skutečné světy. To umožňuje porovnat návrhový projekt se skutečně vyrobeným.
produkt. Obrázek ukazuje, jak se používají technologie velkých dat
shromažďovat aktuální informace o kvalitě produktu, které jsou předávány k analýze
do digitálního dvojčete uloženého v Teamcenteru

Výroba produktu

Digitální dvojče poskytuje zpětnou vazbu mezi reálným a virtuálním světem, což umožňuje optimalizaci výrobních procesů produktů. Technologické pokyny jsou přenášeny přímo do dílny, kde je spolu s videozáznamy obdrží obsluha zařízení. Operátoři poskytují návrhářům výrobní data (například zda je mezera mezi dvěma šrouby držícími panel na místě) a další automatizované systémy shromažďují údaje o výkonu. Poté se provede srovnání mezi konstrukčním návrhem a skutečně vyrobeným produktem a zjistí se a odstraní odchylky.

Nové přístupy k práci

Použití digitálního dvojčete, které je přesnou kopií skutečného produktu, pomáhá rychle identifikovat potenciální problémy, urychluje přípravu výroby a snižuje náklady. Přítomnost digitálního dvojčete navíc zaručuje možnost výroby produktu navrženého designéry; všechny technologické procesy jsou udržovány v aktuálním a synchronizovaném stavu; vyvinuté technologie se ukázaly být funkční a výroba funguje přesně podle plánu. Digitální dvojče vám umožní vyzkoušet, jak lze nové technologie integrovat do stávajících výrobních linek. Eliminují se tak rizika vznikající při nákupu a instalaci zařízení.

Strojírenství je jedním z nejvyspělejších odvětví světového průmyslu, kde se dlouhodobě uplatňují osvědčené, avšak zastaralé přístupy k technologické přípravě výroby. Je čas přinést ducha inovací, který otevírá dveře k úspěchu ve vývoji a výrobě produktů. Je čas vyzkoušet něco nového!