fbpx

Цифровое клонирование. Чем полезны цифровые двойники производителям продовольствия

 | Отраслевой журнал ПРОДУКТ.BY, № 5 (202) 2020

Четвертая индустриальная революция все теснее связывает материальный мир с виртуальным. «Индустрия 4.0» создает преимущества, недоступные в традиционных моделях. Глобальная автоматизация, интернет вещей, «умные» производства — изменения радикальные. ПРОДУКТ.BY узнал, как происходят цифровые трансформации в белорусских реалиях и, в частности, для чего создаются цифровые копии реальных объектов и даже потребителей.

Наш собеседник — начальник отдела IBA Group Руслан Безмен — рассказал, почему цифровые двойники остаются одной из самых многообещающих технологий и каковы их ближайшие перспективы. По его словам, Digital Twin не только собирает, но и накапливает данные, благодаря чему создается полная картина состояния объекта, появляется возможность оценивать модель эксплуатации, предугадывать возможные поломки, тестировать на двойнике гипотезы и будущие изменения, решать задачи оперативного управления. Базой для цифрового двойника может стать и простой физический объект, и технологический процесс, и целое промышленное предприятие.

Цифровой двойник (Digital Twin) — виртуальная копия реального физического объекта. Она создается при помощи 3D-визуализации, облачных вычислений, установленных на объекте датчиков и исполнительных устройств.

Ждать их недолго

По оценкам исследовательской компании Gartner, для полного и повсеместного внедрения виртуальных копий всего и вся потребуется от пяти до десяти лет. Руслан Безмен уверен, что времени уйдет меньше. «Четвертая индустриальная революция уже сейчас круто меняет основные области человеческой деятельности, а цифровые двойники — это ее значимая часть. В том или ином виде они давно применяются в нашей стране: практически каждое современное промышленное здание имеет диспетчерскую, в которой хотя бы частично реализован цифровой двойник для контроля систем безопасности, водоснабжения, электроснабжения, кондиционирования».

Управление исправным состоянием

Самый простой сценарий использования цифрового двойника — контроль текущего состояния оригинала. «Возьмем электродвигатель, — приводит пример собеседник. — У него можно измерить температуру, скорость вращения, уровень вибрации, мощность и другие параметры.

Эти данные отражают эффективность работы агрегата и показывают, насколько он близок к поломке или моменту обслуживания. Фиксируют показатели с помощью IoT-датчиков телеметрии в режиме реального времени. Объединив их в компьютерной модели, получаем виртуальный аналог реального объекта. Этот элементарный пример служит базой для решения более серьезных задач».

В чем преимущество Digital Twin перед обычными системами телеметрии и контроля? Для них применяется простой и удобный способ визуализации информации в едином интерфейсе. Для двигателя, например, — это 3D-модель, на которой будет наглядно обозначено его состояние. Если состояние критическое, то красный цвет на проблемном узле намного проще заметить и быстрее оценить, чем рассмотреть растущую температуру на одном из множества датчиков.

Но, что еще важнее, цифровой двойник, как было сказано выше, работает не только с данными, заложенными на стадии разработки, но и аккумулирует показатели датчиков в течение всего жизненного цикла объекта. Использование возможностей искусственных нейронных сетей позволяет ему постоянно совершенствоваться, увеличивая точность и качество прогнозирования.

Эффективный инструмент

Современные предприятия в развитых странах давно выяснили, что использование цифровых компьютерных инструментов в промышленности всегда эффективнее, нежели их отсутствие. Как правило, вопрос об экономической оправданности не возникает, потому что цифровой двойник — это инструмент для решения определенной проблемы. Он не амортизируется, не требует ремонтов и сложной перестройки производства для своего внедрения. При этом часто не имеет классических аналогов, либо они несравнимо дороже и сложнее.

Цифровой двойник по определению может быть у любого физического объекта, явления или процесса. Необходимость его создания диктуется только масштабом проблемы, которую предстоит решить, и глубиной ее проработки.

Чтобы обеспечить необходимую температуру в цеху, достаточно установить кондиционеры. Если же стоит задача максимально улучшить микроклимат на предприятии (при этом сэкономив электроэнергию) и автоматизировать процессы, необходим цифровой двойник по управлению климатом.

Специалисты IBA работали над созданием цифрового двойника одного из цехов крупного отечественного производителя газированных напитков. Задача сводилась к контролю давления и температуры на разных этапах производственного процесса и автоматическому управлению им на основе изменения этих показателей.

Статистический цифровой двойник представляет собой «усредненного покупателя», поведение которого можно и контролировать, и учитывать, и, конечно, прогнозировать. Основа — симуляция макроэкономических, социальных или политических условий. Я уверен, что подобные системы у нас используются, только их не называют цифровыми двойниками.

65% компаний,  16 млрд долларов  
связанных с интернетом вещей, используют в производстве цифровые двойники в 2020 году.оценочный объем мирового рынка цифровых двойников к 2023 год.

Цифровой управленец

«Если поразмышлять о цифровом двойнике в пищевой промышленности, в голову сразу приходят два возможных направления их применения: двойник цеха или завода по производству продукта; двойник по симуляции производственно-экономической деятельности предприятия, — отмечает Руслан Безмен. — Первый — ближе к «железу», он может быть использован в классическом виде для оптимизации производства, ремонтов, прогнозирования технологических событий, экономии ресурсов и автоматизации процессов. Второй — строится на основе системы управления предприятием и должен быть связан с внешним миром: с биржевыми сводками, курсами валют, социологическими исследованиями. Этот глобальный двойник сведет в единую систему данные о предприятии в реальном времени, позволит реагировать на внешнюю экономическую ситуацию и делать верный выбор по управлению на основе массы экономических параметров. Он также поможет планировать и прогнозировать экономический рост. Что самое интересное, он способен моделировать различные критические ситуации, позволяющие на лету перестраивать бизнес-модель.

Так, цифровой двойник сможет симулировать ситуацию временной потери рынка сбыта молочной продукции по причине закрытия доступа в регион и подсказать, как наиболее эффективно избежать ее последствий. Например, пустить больше сырья на создание сыров или ультрапастеризованных изделий, чтобы можно было переждать неудачный период. Или не завершать цикл производства, остановившись на полуфабрикате, который можно продать в другую страну».

Потребителей тоже оцифровали

Предпосылки и возможности для создания цифровых копий потребителей есть. И таковые уже существуют даже в нашей стране, как минимум — не индивидуальные, а статистические. Ритейлеры начинают пользоваться некоторыми инструментами из этой области: один из крупнейших продуктовых интернет-магазинов, если «не увидит» в корзине товара, который клиент постоянно покупает, обязательно напомнит о нем.

«Статистический цифровой двойник представляет собой «усредненного покупателя», поведение которого можно и контролировать, и учитывать, и, конечно, прогнозировать. Основа — симуляция макроэкономических, социальных или политических условий. Я уверен, что подобные системы у нас используются, только их не называют цифровыми двойниками», — говорит эксперт.

Персонализация — как бизнес-модель

Отдельным пунктом здесь идут скидочные карты магазинов. Сама по себе скидка как способ получить постоянного покупателя — это очевидно и хорошо. Однако скидочная карта в качестве цифрового паспорта конкретного покупателя дает огромные возможности в рамках цифрового двойника конкретного потребителя. Пока эти возможности не реализованы в нашей стране, но для них все готово с цифровой точки зрения.

«Представьте, — приводит элементарный пример Руслан Безмен, — вы купили маринованный шашлык в супермаркете и поехали за город, а по пути заехали на заправку, где вам сразу приходит SMS, в которой предлагается личная скидка в 50 % на покупку угля для мангала именно на этой заправке. Другой важный момент — персонализация производства. Мировые производители, сохраняя принципы экономии, уже переходят к выпуску массовой продукции партиями от одной единицы. Но это — тема для отдельного разговора».

Читайте в журнале «Продукт.BY»