Цифровые двойники предлагают наиболее эффективное решение для улучшения контроля качества. Эта концепция была впервые представлена почти 20 лет назад, но была ограничена компаниями с огромными ресурсами, такими как НАСА.
Благодаря новейшим технологиям интеллектуального производства, таким как Интернет вещей (IoT), искусственный интеллект (ИИ) и машинное обучение, внедрение цифрового двойника становится более эффективным и менее затратным.
Создание цифрового двойника проще, чем когда-либо прежде, открывая двери для широкого спектра преимуществ в производстве. Возможно, вы даже сможете предсказать изменения качества и предпринять корректирующие действия.
Здесь более подробно рассматривается концепция цифровых двойников и способы их использования для интеллектуальных производственных процессов.
Что такое цифровой двойник?
Цифровой двойник — это, по сути, виртуальная модель физического процесса. Это позволяет операторам анализировать каждый компонент физического процесса и выявлять проблемы до их возникновения, в том числе проблемы, которые могут повлиять на качество продукции.
Цифровые двойники могут использовать различные технологии для мониторинга физических процессов, включая виртуальную реальность, дополненную реальность, трехмерную графику, моделирование данных и датчики. Эти технологии создают копию физического процесса.
Компании внедряют цифровые двойники на различных уровнях производства:
- Уровень процесса — воссоздает весь производственный процесс
2. Системный уровень — отслеживает и улучшает всю производственную линию
3. Уровень объекта – фокусируется на одном оборудовании в рамках производственной линии.
4. Уровень компонентов – фокусируется на одном компоненте производственного процесса.
Независимо от уровня цифровые двойники обычно опираются на три основных элемента — прошлые данные, настоящие данные и будущие данные. Компании анализируют историческую производительность оборудования или процессов. Они также получают данные в реальном времени от датчиков и выходные данные различного оборудования.
Машинное обучение и участие инженеров позволяют компаниям использовать цифровых двойников для прогнозирования будущих данных. В то время как предыдущие элементы помогают компаниям понять свои процессы, машинное обучение упрощает прогнозирование изменений.
Практическое использование цифровых двойников в производстве
Благодаря первопроходцам концепции цифровых двойников существует множество примеров преимуществ создания виртуального зеркала физических систем и процессов.
Внедрение цифровых двойников подходит для широкого спектра приложений. Некоторые из способов, которыми компании уже используют эту концепцию, включают:
- Тестирование новых систем
- Управление активами в режиме реального времени
- Расширенная диагностика
- Повышение эффективности
- Межгрупповое сотрудничество
- Инструменты контроля качества
Преимущества цифровых двойников обширны и уникальны для разных отраслей. «Прогнозируется, что к 2022 году более двух третей компаний, внедряющих IoT, также развернут решение цифрового двойника в производстве.
По мере того, как все больше компаний будут внедрять эту концепцию, вероятно, будет обнаружено больше преимуществ и областей применения. Это особенно верно в отношении автоматизации производства, которая в значительной степени зависит от анализа данных в реальном времени.
Тестирование новых систем
Обычно цифровые двойники используются для тестирования новых систем. Вы можете создать виртуальное представление совершенно новой системы или использовать эту технологию для тестирования изменений в оборудовании или производственных процессах.
Использование цифровых двойников для тестирования позволяет производителям тестировать идеи, прежде чем инвестировать миллионы долларов в физическое оборудование или расширение производственных мощностей. Если идея окажется эффективной, виртуальная модель также облегчит переход к новым процессам, поскольку у инженеров уже есть план изменений.
Управление активами в режиме реального времени
Еще одно распространенное использование цифровых двойников — мониторинг и управление активами в режиме реального времени. Эта технология может собирать данные с оборудования и машин, чтобы предоставить инженерам доступ в режиме реального времени к производительности каждого компонента и процесса. Инженеры могут легко найти потенциальные решения для экономии денег и более эффективно проводить техническое обслуживание и ремонт.
Расширенная диагностика
Цифровые двойники помогают оптимизировать техническое обслуживание, ремонт и эксплуатацию (ТОиР) оборудования и машин. Технологии, используемые для управления цифровыми двойниками, получают данные от датчиков и выходные данные оборудования. Используя эти данные, инженеры могут быстрее и эффективнее диагностировать проблемы с оборудованием.
Например, инженер может использовать цифрового двойника для проверки уровней нагрузки оборудования, компонентов материалов и времени цикла, чтобы определить риск неисправности. Они также могут использовать имеющиеся данные для улучшения методов профилактического обслуживания, увеличивая срок службы активов.
Повышение эффективности
Цифровые двойники часто используются с оптимизированными производственными технологиями, такими как программное обеспечение для машинного обучения. Информация, предоставляемая цифровыми двойниками в сочетании с машинным обучением, помогает компаниям повысить эффективность своих процессов.
Вы можете просмотреть любой компонент или часть оборудования в производственном процессе, а также просмотреть весь производственный процесс. Детальный анализ каждого компонента производственного процесса помогает сократить количество отходов и повысить выход продукции.
Цифровые двойники также повышают эффективность и скорость масштабирования производственных процессов. Виртуальные модели упрощают воссоздание или масштабирование существующих процессов.
Межгрупповое сотрудничество
В некоторых производственных процессах задействовано более одной группы. Например, вам может потребоваться отправить деталь на другое предприятие для окончательного изготовления. Использование цифровых двойников расширяет возможности совместной работы с несколькими группами.
Цифровые двойники обеспечивают доступ ко всем этапам производственного процесса. Несколько групп могут использовать одни и те же данные для мониторинга производственного цикла.
Инструменты контроля качества
Контроль качества является важной частью любого производственного процесса. С помощью цифровых двойников инженеры могут анализировать данные в режиме реального времени. Они могут обнаруживать проблемы с контролем качества по мере их возникновения, а затем использовать данные, полученные от цифрового двойника, для выявления причин проблем.
Потенциальные проблемы цифровых двойников
Для создания эффективного цифрового двойника часто требуется доступ к большим данным, которые все чаще обрабатываются с помощью облачных корпоративных решений. Огромные объемы данных, используемых для анализа активов и процессов, создают потенциальные риски и соображения безопасности данных, такие как:
- Права доступа
- Шифрование данных
- Устранение уязвимостей
- Частые проверки безопасности
По мнению одного эксперта, к 2023 году около 75 % цифровых двойников будут включать как минимум пять разных конечных точек. Каждое соединение между облачными решениями для хранения данных и устройствами увеличивает риски безопасности. Чтобы воспользоваться преимуществами цифровых двойников, компаниям необходимо активно оценивать потенциальные уязвимости.
По прогнозам, использование цифровых двойников в ближайшие годы резко возрастет. Все больше компаний начинают осознавать потенциал этой концепции и активно применяют ее в своих производственных процессах.
По мере того, как все больше компаний внедряют цифровых двойников, другим становится все более важно последовать их примеру. Если вы хотите повысить эффективность и контроль качества, вам может понадобиться разработка цифрового двойника.
Не стесняйтесь также проверить наши другие сообщения:
Цифровой двойник: мост между физическим и цифровым мирами
На пути к Индустрии 4.0: цифровая трансформация производства
