Existuje lepší způsob. Identifikace způsobů, jak zlepšit efektivitu konstrukčních a technologických konstrukčních procesů. Architekti digitálního dvojčete digitálního věku

23. června 2017 Vytvoření 3D digitálního dvojčete je součástí seznamu standardních funkcí Winnum®, platformy pro průmyslový internet věcí. Nyní ve Winnum® je vytváření 3D digitálních dvojčat stejně snadné jako připojení senzorů.

„Digitální dvojče“ – počítačová reprezentace konkrétního fyzického produktu, skupiny produktů, mechanického nebo technologického procesu, která kompletně opakuje vše, co dělá jeho fyzický prototyp, od pohybů a kinematiky, až po reprezentaci svého fyzického prostředí a aktuálních provozních podmínek, včetně pohybujících se kapalin a plynů. Digitální dvojče funguje jako prostředník mezi fyzickým produktem a důležitými informacemi o něm, jako jsou provozní údaje nebo údaje o údržbě. Nyní s pomocí Winnum pro jakékoli produkční systémy je realizována plnohodnotná zpětná vazba na základě sběru dat z reálného světa a přenosu těchto dat do světa digitálního.

Co je 3D Digitální dvojče?

3D digitální dvojče je 3D počítačová reprezentace konkrétního fyzického výrobku, skupiny výrobků, mechanického nebo technologického procesu, která zahrnuje nejen trojrozměrnou geometrii, technické vlastnosti a aktuální provozní parametry, ale i další důležité informace - prostředí a provozní podmínky, technický stav a provozní doba, interakce s jinými objekty, prediktivní analytická data, včetně predikce poruch a poruch. Digitální dvojče může být buď zjednodušené, nebo velmi podrobné a odrážet širokou škálu velmi odlišných vlastností jak samotného produktu, tak technologických a výrobních procesů.

Přítomnost trojrozměrného digitálního dvojčete pomáhá organizovat spojení produktu s objekty k němu připojenými, software zodpovědný za správu produktu, sledování provozního stavu a provozního procesu atd. 3D digitální dvojče je zvláště cenné, když nejpřesněji reprezentuje skutečný stav a výkon svého fyzického prototypu. Bez ohledu na to, jak přesné, detailní a propracované jsou akce ve fázích návrhu, simulace a předprodukce, v reálném životě procesy zpravidla probíhají trochu jinak a právě digitální dvojče je schopno fungovat jako most k potřebným informacím o skutečném provozu produktů. Tyto informace lze použít různými způsoby, jako je hodnocení úzkých míst, příležitostí pro zlepšení a změny, potvrzení proveditelnosti změn a tak dále. Navíc, jelikož je Digitální dvojče trojrozměrný objekt, je práce s ním pro člověka mnohem srozumitelnější než práce s jakýmikoli tabulkami či grafy. 3D Digital Twin umožňuje nahlížet dovnitř skutečného fyzického objektu přímo během provozu bez nutnosti zastavovat zařízení a otevírat panely, které blokují přístup k uzlům, které vyžadují ověření.

Jedinečná funkčnost Winnum umožňuje našim zákazníkům vytvářet a spravovat 3D digitální dvojčata kombinací informací, které pocházejí z fyzických objektů a skutečných procesů, s informacemi, které jsou vytvářeny v různých systémech počítačově podporovaného navrhování (CAD). Winnum podporuje načítání 3D CAD modelů v neutrálních formátech jako STL, VRML a OBJ, přímé stažení je dostupné pro Blender a Collada. Přítomnost hotových 3D knihoven robotů, zařízení, senzorů a dalších geometrických objektů dále urychluje a zjednodušuje proces vytváření Digitálních dvojčat, a to i těm společnostem, které se nemohou pochlubit plně digitalizovanými produkty ve 3D.

3D scény a inteligentní digitální dvojčata (Smart Digital Twin)

Každé digitální dvojče odpovídá jedné konkrétní položce. To znamená, že pokud společnost používá 100 kusů zařízení nebo vyrábí stovky tisíc produktů, pak každé zařízení/produkt má své vlastní digitální dvojče. Jedinečné schopnosti Winnum Big Data pomáhají spravovat tolik digitálních dvojčat pro každodenní úkoly a zajišťují vysoký výkon systému bez ohledu na jejich počet.

3D scény se používají ke spojení digitálních dvojčat a získání představy o jejich celkovém výkonu a výkonu, celkové variace založené na operačním prostředí a další. 3D scény ve Winnum nejsou jen 3D prostředí, jak je zvykem v počítačově podporovaných konstrukčních systémech. 3D scény ve Winnum je schopnost vytvářet plnohodnotný 3D svět s širokou škálou nástrojů pro práci se světelnými zdroji (včetně Raytracingu, zrcadlových pohledů, mlhy, intenzity, průhlednosti), textur (včetně dynamických textur s video streamem), vlastní kamery a mechanismy pro interakci s 3D objekty (výběr objektu, kliknutí na objekt, přenos ovládací akce).

Všechny akce 3D scény a všechny nástroje pro práci s 3D digitálním dvojčetem jsou dostupné výhradně ve webovém prohlížeči.

O společnostiSignum

Signum je globální poskytovatel řešení pro průmyslový internet věcí (IIoT). Řešení společnosti pomáhají transformovat proces vytváření, provozu a údržby produktů využívajících technologie průmyslového internetu věcí (IIoT). Nová generace platformy Winnum™ poskytuje společnostem nástroje, které potřebují k zachycení, analýze a generování další hodnoty z obrovského množství dat generovaných síťovými ovladači, měřidly, senzory, produkty a systémy.

V sekci Nové slovo Apparat hovoří o nedávno vznikajících pojmech souvisejících s novou společností. Tato verze obsahuje digitální dvojče. Počítač, který o vás ví všechno a dokáže napodobit vaše chování.

Digitální dvojče

Předpokládá se, že za účelem vytvoření digitálního dvojčete 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 svému partnerovi odpověděli na obchodní dopis, abyste řekli dětem jejich zprávu 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 skutečně zaujmou.

Do našich životů začíná pronikat i software napodobující lidské chování: digitální asistenti – Siri od Applu, Cortana od Microsoftu a Watson od IBM – komunikují s uživatelem, odpovídají na jeho otázky a dokážou konverzovat i na abstraktní témata. Byly vyvinuty první chatboty, které úspěšně prošly Turingovým testem – to znamená, že uvádějí lidi, kteří s nimi komunikují, v omyl a přesvědčují je, že nejde o umělou inteligenci, ale o skutečného člověka.

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 plně 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 takového dvojníka, který dokáže nahradit člověka po jeho smrti. "Až ty a já zemřeme, naše děti nepřijdou do našich hrobů." Půjdou spustit naše digitální dvojčata a promluví si s nimi,“ říká John Smart. „Ať tento scénář zní trochu přitaženě za vlasy,“ dodává. "Lidé už ale na sociálních sítích vytvářejí zeď nářků na stránkách zesnulých příbuzných a nadále jim posílají soukromé zprávy." Spisovatelé sci-fi a režiséři takové perspektivy milují. Například jedna ze zápletek v sérii Black Mirror vypráví, jak mladá žena nahradila svého manžela, který zemřel při autonehodě, digitální kopií. Později vědomí svého manžela „nahrála“ do androidího robota – tedy prakticky ho 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 implementuje, například digitální asistent Google Now analyzuje vaši poštu a vyhledávací dotazy a poskytuje tipy, které vám usnadní život. Digitální dvojče vám však může nejen něco říct, ale také převzít některé vaše úkoly, i když docela jednoduché: domluvit si schůzku s lékařem, domluvit si obchodní schůzku a v obchodě ukázat na produkty, které jsou nejvhodnější. pro váš jídelníček z hlediska obsahu.užitečné látky.

Nevýhody projektu

Jedním z hlavních nedostatků tohoto konceptu, který uznává 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 osobní život. Velké korporace, které sbírají méně dat, už čelí protestům.

John Smart

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 neobětujete své soukromí, nemůžete mnoho získat. Jsem si jist, že dokud lidé budou mít pocit, že mají technologii pod kontrolou, bude soukromí dat druhořadé.

Obrázek: Edward Blake Edwards

Neuronové sítě, digitální dvojčata, umělá inteligence. Technologie Průmyslu 4.0 změní ropný průmysl k nepoznání

Architekti digitálního věku

Obvykle jsou za technologicky nejvyspělejší oblasti považovány informační technologie a biomedicína. Postoj k firmám v tradičních odvětvích, jako je válcování kovů nebo výroba a rafinace ropy, je zcela odlišný. Na první pohled působí konzervativně, ale řada odborníků je označuje za hlavní strůjce nového digitálního věku.

Průmysloví giganti začali automatizovat výrobní procesy v polovině 30. let minulého století. Po mnoho desetiletí byly hardwarové a softwarové systémy neustále vylepšovány a komplikovány. Automatizace výrobních procesů – například při rafinaci ropy – se posunula daleko dopředu. Provoz moderní rafinerie ropy sledují statisíce senzorů a přístrojů a zásoby paliva sledují v reálném čase satelitní navigační systémy. Každý den průměrná ruská rafinerie vyprodukuje více než 50 000 terabajtů informací. Pro srovnání, 3 miliony knih, které jsou uloženy v digitálním úložišti Ruské státní knihovny, zabírají stokrát méně – „jen“ 162 terabajtů.

Jedná se o velmi „big data“, neboli Big Data, tok srovnatelný s informační zátěží největších webů a sociálních sítí. Nashromážděné pole dat je jedinečným zdrojem, který lze využít při řízení podniku. Tradiční metody analýzy informací však již k tomu nejsou vhodné. S takovým objemem dat lze efektivně pracovat pouze pomocí technologií Průmyslu 4.0. V kontextu měnícího se ekonomického paradigmatu je vážnou výhodou bohatá výrobní „historická zkušenost“. Velká data jsou jádrem umělé inteligence. Jeho schopnost učit se, rozumět realitě a předvídat procesy přímo závisí na množství načtených znalostí. Průmyslové podniky přitom mají výkonnou strojírenskou školu a aktivně se zapojují do zavádění a zdokonalování nových technologií. To je další okolnost, která z nich dělá klíčové hráče v „nové ekonomice“.

Nejlepší z celého týdne

Tuzemští průmyslníci konečně znají cenu obchodní efektivity. Rusko je země velkých vzdáleností. Výrobní aktiva se často nacházejí ve velké vzdálenosti od spotřebitelů. Za těchto podmínek je velmi obtížné rychle reagovat na výkyvy trhu. Tradiční technologie umožňují úsporu maximálně desetiny procenta. Digitální řešení již dnes umožňují snížit náklady až o 10–15 % měsíčně. Fakt je zřejmý: v éře čtvrté průmyslové revoluce budou konkurenceschopní ti, kdo se naučí, jak co nejefektivněji aplikovat nové technologie v kontextu nasbíraných zkušeností.

Petr Kaznacheev, ředitel Centra pro ekonomiku zdrojů, RANEPA: „Jako první krok k „integrálnímu“ systému umělé inteligence v oblasti ropy a zemního plynu by bylo možné zvážit „chytré“ řízení a podnikové plánování. V tomto případě bychom mohli hovořit o vytvoření algoritmu pro digitalizaci všech klíčových informací o činnosti společnosti – od pole až po čerpací stanici. Tyto informace by mohly být zaslány do jediného automatizovaného centra. Na základě těchto informací by bylo možné pomocí metod umělé inteligence vytvářet prognózy a doporučení pro optimalizaci práce společnosti.

Vedoucí digitální transformace

Průmysloví lídři Ruska a světa si tento trend uvědomují a restrukturalizují obchodní procesy, které se vyvíjejí po desetiletí, a zavádějí do výroby technologie Průmyslu 4.0 založené na průmyslovém internetu věcí, umělé inteligenci a velkých datech. Nejintenzivnější transformace probíhá v ropném a plynárenském průmyslu: průmysl se dynamicky „digitalizuje“ a investuje do projektů, které ještě včera vypadaly jako sci-fi. Závody řízené umělou inteligencí a schopné předvídat situace, instalace, které nabádají obsluhu k nejlepšímu způsobu provozu – to vše se dnes již stává realitou.

Maximálním úkolem je přitom vytvořit systém pro řízení výroby, logistiky, výroby a prodeje, který by sjednotil chytré vrty, továrny a čerpací stanice do jediného ekosystému. V ideálním digitálním modelu v okamžiku, kdy spotřebitel stiskne výdejní stojan, jsou analytici společnosti na operačním středisku okamžitě informováni o tom, jakou značku benzínu plní do nádrže, kolik ropy je třeba vytěžit, dopravit do závodu a zpracovány tak, aby uspokojily poptávku v konkrétním regionu. Žádný z ruských a zahraničních firem dosud nedokázal takový model postavit. Nejdále však v řešení tohoto problému pokročil Gazprom Neft. Její specialisté nyní realizují řadu projektů, které by se v konečném důsledku měly stát základem pro vytvoření jednotné platformy pro řízení zpracování, logistiky a prodeje. Platforma, kterou zatím nikdo jiný na světě nemá.

Digitální dvojčata

Rafinérie Gazpromu Neft dnes patří k nejmodernějším v oboru. Čtvrtá průmyslová revoluce však otevírá kvalitativně nové možnosti a zároveň přináší nové požadavky na automatizaci. Přesněji nejde ani tak o automatizaci, ale o téměř kompletní digitalizaci výroby.

Základem nové etapy budou tzv. „digitální dvojčata“ – virtuální kopie rafinérských jednotek. 3D modely spolehlivě popisují všechny procesy a vztahy, které se vyskytují ve skutečných prototypech. Jsou založeny na práci umělé inteligence založené na neuronových sítích. „Digital Twin“ může nabídnout optimální režimy provozu zařízení, předvídat jeho poruchy a doporučit termíny opravy. Mezi jeho další přednosti patří schopnost neustále se učit. Neuronová síť sama nachází chyby, opravuje je a pamatuje si je, čímž zlepšuje svou práci a přesnost předpovědi.

Základem pro výcvik „digitálního dvojčete“ je řada historických informací. Moderní ropné rafinérie jsou stejně složité jako lidské tělo. Statisíce dílů, desítky tisíc senzorů. Technická dokumentace každé instalace zabírá místnost o velikosti montážní haly. Aby bylo možné vytvořit „digitální dvojče“, musí být všechny tyto informace nejprve načteny do neuronové sítě. Poté začíná nejtěžší etapa – etapa výuky umělé inteligence, aby porozuměla instalaci. Zahrnuje údaje ze senzorů a přístrojů shromážděné během několika posledních let provozu elektrárny. Operátor simuluje různé situace, nutí neuronovou síť odpovědět na otázku „co se stane, když se změní jeden z provozních parametrů?“ - například k výměně jedné ze složek suroviny nebo ke zvýšení napájení instalace. Neuronová síť analyzuje zkušenosti z minulých let a výpočtem vylučuje z algoritmu neoptimální režimy a učí se předpovídat budoucí provoz zařízení.

Nejlepší z celého týdne

Gazprom Neft již plně „digitalizoval“ dva průmyslové komplexy, které se podílejí na výrobě automobilového paliva – jednotku na katalytické krakování benzinu hydrorafinaci v Moskevské ropné rafinerii a jednotku provozovanou v ropné rafinérii společnosti v Omsku. Testy ukázaly, že umělá inteligence je schopna současně zohledňovat obrovské množství parametrů jejich „digitálních dvojčat“, rozhodovat se a upozorňovat na možné odchylky v práci ještě před okamžikem, kdy hrozí, že se potíže rozvinou ve vážný problém.

Gazprom Neft zároveň testuje integrovaná řešení, která minimalizují dopad lidského faktoru na rozsah celé výroby. Podobné projekty jsou v současnosti realizovány v bitumenových závodech společnosti v Rjazani a Kazachstánu. Empiricky nalezená úspěšná řešení mohou být následně škálována až na úroveň velkých rafinérií, které nakonec vytvoří efektivní platformu digitálního řízení výroby.

Nikolay Legkodimov, vedoucí poradenské skupiny pro pokročilé technologie, KPMG v Rusku a SNS:„Řešení, která modelují různé komponenty, sestavy a systémy, jsou známá a používaná již dlouhou dobu, a to i v ropném a plynárenském průmyslu. O kvalitativním skoku lze hovořit až při dosažení dostatečné šíře záběru těchto modelů. Pokud lze tyto modely vzájemně kombinovat, spojovat do celého komplexního řetězce, pak to skutečně umožní řešit problémy na zcela nové úrovni - zejména simulovat chování systému v kritických, nepříznivých a jednoduše nebezpečných provozních podmínkách. V oblastech, kde je předělávání a modernizace zařízení velmi drahé, to umožní předběžné testování nových komponentů.“

Řízení výkonnosti

V budoucnu bude celý hodnotový řetězec v logistickém, rafinérském a marketingovém bloku Gazprom Neft sjednocen jedinou technologickou platformou založenou na umělé inteligenci. „Mozkem“ tohoto organismu bude Performance Management Center, založené před rokem v Petrohradě. Právě zde budou proudit informace od „digitálních dvojčat“, zde budou analyzovány a zde na základě obdržených dat budou činěna manažerská rozhodnutí.

Již dnes více než 250 000 senzorů a desítky systémů přenášejí do Centra v reálném čase informace ze všech aktiv společnosti zahrnutých do perimetru logistického, zpracovatelského a marketingového bloku Gazprom Neft. Každou vteřinu sem dorazí 180 000 signálů. Zobrazení těchto informací by člověku trvalo asi týden. Digitální mozek centra to dělá okamžitě: sleduje kvalitu produktů a množství ropných produktů v reálném čase v celém řetězci – od výstupu z rafinérie až po konečného spotřebitele.

Strategickým cílem Centra je s využitím technologií a příležitostí Průmyslu 4.0 radikálně zvýšit efektivitu navazujícího segmentu. To znamená, že nejde jen o řízení procesů – to lze provádět i v rámci tradičních systémů, ale aby tyto procesy byly co nejúčinnější: pomocí prediktivní analýzy a umělé inteligence v každé fázi podnikání snižujte ztráty, optimalizujte procesy a zabraňte ztrátám.

Centrum by se mělo v blízké budoucnosti naučit řešit několik klíčových úkolů ovlivňujících efektivitu řízení podniku. To zahrnuje předpovídání budoucnosti na 60 dní dopředu: jak se bude trh chovat za dva měsíce, kolik ropy bude potřeba zpracovat, aby byla uspokojena poptávka po benzínu v současné době, v jakém stavu bude zařízení, zda budou elektrárny schopen vyrovnat se s nadcházející zátěží a zda je opravit. Středisko by zároveň mělo v příštích dvou letech dosáhnout 50% kapacity a začít sledovat, analyzovat a předpovídat množství zásob ropných produktů ve všech ropných skladech a tankovacích komplexech společnosti; automaticky sledovat více než 90 % výrobních parametrů; analyzovat spolehlivost více než 40 % procesních zařízení a vyvinout opatření k prevenci ztrát ropných produktů a snížení jejich kvality.

Do roku 2020 má Gazprom Neft za cíl dosáhnout 100 % schopností centra řízení výkonu. Mezi deklarované ukazatele patří analýza spolehlivosti všech zařízení, prevence ztrát z hlediska kvality a kvantity výrobků a prediktivní řízení technologických odchylek.

Daria Kozlová, Senior Consultant ve společnosti VYGON Consulting:„Obecně platí, že integrovaná řešení přinášejí odvětví významné ekonomické výhody. Například podle Accenture by ekonomický efekt digitalizace mohl být více než 1 bilion dolarů. Proto, pokud jde o velké vertikálně integrované společnosti, je zavedení integrovaných řešení vysoce oprávněné. Je to však také opodstatněné pro malé společnosti, protože zlepšení efektivity jim může uvolnit další finanční prostředky snížením nákladů, zvýšením efektivity řízení pracovního kapitálu atd. “.

Diskutujte 0

O téma digitalizace výroby projevuje zájem stále více firem. Organizátoři krajské vědeckotechnické konference „Digitalizace výrobních procesů. Využití průmyslového softwaru pro budování digitálních podniků“, která se nedávno konala v Samaře.

Iniciovala jej skupina společností SMS-Automation, známá jako univerzální integrátor specializující se na tvorbu a podporu systémů průmyslové automatizace, spolu s oddělením digitální výroby společnosti Siemens, jednoho z největších světových koncernů v oblasti automatizace a elektrotechniky. produkty, se kterými vývojáře Samara spojuje více než dvě desetiletí plodné spolupráce.

Fórum výrobců a vývojářů informačních systémů podpořilo také Ministerstvo průmyslu a technologií regionu Samara. Její specialisté opakovaně zaznamenali úspěchy skupiny firem v oblasti průmyslové automatizace a výstavby rozsáhlých informačních systémů.

Zástupcům průmyslových podniků regionu Samara byly představeny koncepční základy a konkrétní nástroje pro budování efektivní digitální výroby. Průmyslová automatizace je pouze součástí digitalizace, nebo také digitalizace, jak se jí také říká. Digitalizace je automatizace procesů v průběhu životního cyklu produktu, zařízení, podniku. Do toho zapadá projekt, jeho fungování a modernizace.

Zpráva Andrey Sidorova, předsedy představenstva skupiny společností SMS-Automation, „Průmyslový software jako nástroj digitalizace“ vzbudila mezi účastníky konference velký zájem. "Jsme na pokraji intelektualizace řídicích systémů," řekl Andrey Sidorov (na spodní fotografii). - Nyní výrobci zařízení na Západě mění výrobní model. Výbava začíná mít digitální dvojče. Změna obchodního modelu povede k tomu, že digitální dvojče bude významným faktorem při výběru dodavatele.“

Digitalizace je mimo jiné vývoj situací na virtuálních digitálních modelech, což umožňuje ušetřit obrovské peníze. Siemens je již na svém místě digitalizace, aniž by čekal na příjezd stroje na výrobu dílů, po obdržení jeho virtuálního obrazu k němu připojí virtuální roboty a bez ztráty času začne ladit technologické procesy.

Témata nastolená odborníky související s využitím konkrétních digitálních produkčních nástrojů byla účastníky konference vnímána se zájmem a vyvolala řadu otázek a diskusí. Kromě reportáží upoutaly pozornost hostů konference demo stánky s praktickými ukázkami implementace principů digitalizace do reálií systémů řízení průmyslových procesů v Rusku. Zvláštní pozornost byla na konferenci věnována problematice informační bezpečnosti moderních automatizačních systémů. Seznámení se současnými trendy rozvoje podniků v rámci konceptu Průmysl 4.0 se podle odborníků může stát doplňkovým nástrojem v procesu zvyšování konkurenceschopnosti v éře Průmyslu 4.0.

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

Od výkresů po 3D modely

Trocha historie. Lidé vždy potřebovali výkresy a schémata, od okamžiku prvních vynálezů - kol a pák, aby si navzájem předávali informace o zařízení těchto zařízení a pravidlech pro jejich použití. Zpočátku to byly primitivní výkresy obsahující jen ty nejzákladnější 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. Nicméně po dlouhou dobu zůstal papír hlavním nosičem pro upevnění inženýrského myšlení a letadlo zůstalo pracovním prostorem.

Ve druhé polovině 20. století se ukázalo, že obvyklá armáda kreslířů vyzbrojená rýsovacími prkny již nedokáže držet krok s rychlým růstem rozvoje průmyslové výroby a složitostí vývoje strojírenství. Urychlení zpracování objemných a komplexních informací (např. procesní jednotka pro atmosférickou destilaci ropy obsahuje více než 30 tisíc kusů zařízení) si vyžádalo změnu technologie práce konstruktérů, konstruktérů, stavitelů, technologů, specialistů provozu a údržby. Evoluce technických konstrukčních nástrojů udělala další kolo 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 také na 3D.

Moderní konstrukční systémy umožňují inženýrům dokončit rozvržení a návrh průmyslových zařízení v trojrozměrné podobě, s přihlédnutím ke všem omezením a požadavkům výrobního procesu, jakož i požadavkům na bezpečnost průmyslu.

Moderní konstrukční systémy umožňují inženýrům dotvářet dispoziční řešení a projektování průmyslových zařízení v trojrozměrné podobě s přihlédnutím ke všem omezením a požadavkům výrobního procesu, jakož i požadavkům průmyslové bezpečnosti. 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 použitím takových systémů je možné 2–3krát snížit počet chyb a nesrovnalostí v návrhu a provozu různých instalací. Toto číslo je působivé, vezmeme-li v úvahu, že u velkých průmyslových zařízení se počet chyb, které je třeba opravit během procesu ověřování 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 je užitečný i v provozní fázi. Jedná se o novou úroveň vlastnictví průmyslového zařízení, kde personál může získat jakékoli informace potřebné k rozhodnutí nebo dokončení úkolu v co nejkratším čase na základě stávajícího modelu. Navíc, když bude třeba zařízení po nějaké době modernizovat, budou mít budoucí konstruktéři přístup ke všem relevantním informacím s historií oprav a údržby.

Omský pilot

Sergej Ovčinnikov,
Vedoucí oddělení řídicích systémů, Gazprom Neft

Vývoj a implementace systému správy inženýrských dat je bezesporu důležitou součástí inovativního rozvoje jednotky logistiky, zpracování a marketingu. Funkce obsažené v SUpriD, potenciál systému umožní zejména bloku 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 jsou základem aktuálně vytvářeného centra BLPS Performance Management Center.

V roce 2014 zahájil Gazprom Neft projekt na vytvoření systému pro správu technických dat zařízení na rafinaci ropy – SUpriD. Projekt je založen na využití technologií 3D modelování pro návrh, výstavbu a údržbu průmyslových objektů. Díky jejich použití se zkracují termíny vzniku a rekonstrukce ropných rafinérií, zvyšuje se efektivita a bezpečnost jejich provozu a zkracují se odstávky procesního zařízení závodu. Implementaci moderního systému pro správu inženýrských dat na nejnovější platformě Smart Plant for Owners/Operators (SPO) provádějí specialisté z oddělení řídicích systémů jednotky logistiky, zpracování a marketingu a dále ITSK a Avtomatika Servis, as dceřiná společnost.

Díky použití 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 funkcionality platformy a nastavení obchodních procesů pro nově zrekonstruovanou primární rafinérskou jednotku ropné rafinérie Omsk - 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, - řekl Sergey Schmidt, vedoucí jednotky AT-9 v ropné 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. Používání Supridu pomáhá mimo jiné při školení nových specialistů a stážistů.“

Jak to funguje?

Úkolem systému „SUpriD“ je pokrýt všechny fáze životního cyklu technologického objektu. Začněte se sběrem inženýrských informací ve fázi návrhu a následně aktualizujte informace v dalších fázích - výstavba, provoz, rekonstrukce, zobrazení aktuálního stavu objektu.

Vše začíná informacemi od projektanta, které se postupně přenášejí a načítají do systému. Výchozími údaji jsou: projektová dokumentace, informace o funkčně-technologické a stavebně-montážní struktuře objektu, inteligentní technologická schémata. Právě tyto informace se stávají základem informačního modelu, který vám umožní okamžitě získat adresní informace o stavebních objektech a technologickém schématu instalace, díky čemuž je možné během několika sekund najít požadovanou polohu technologického zařízení, instrumentace a řízení. zařízení na technologickém schématu, určit jeho účast v technologickém procesu.

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

Roman Komárov,
Zástupce vedoucího katedry inženýrských systémů "ITSK", vedoucí vývoje "SUpriD"

Po mnoha letech vyhodnocování přínosů projektu a předběžné studie byl pilotní systém v krátké době implementován. Zavedení „SUpriD“ umožnilo společnosti získat nástroj pro správu technických dat zařízení na rafinaci ropy. Dalším globálním krokem, ke kterému se postupně přiblížíme, je vytvoření digitálního informačního modelu ropné rafinérie.

K dnešnímu dni bylo do elektronického archivu „SUPRID“ nahráno již více než 80 000 dokumentů. Systém umožňuje vyhledávat aktuální informace o jakémkoli typu zařízení, poskytnout uživateli komplexní informace o každé položce včetně technických charakteristik, celkových rozměrů, materiálového provedení, provedení a provozních parametrů atd. "SUPRID" umožňuje zobrazit jakoukoli část instalace v trojrozměrném modelu nebo na vývojovém diagramu, 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 poziční vyhledávání aktuálních informací o jakémkoli typu zařízení a poskytnout uživateli komplexní informace o každé položce.

Taková variabilita výrazně zkracuje čas na přístup k aktuálním informacím a jejich interpretaci, umožňuje vyhnout se chybám při rekonstrukci a technickém dovybavení zařízení a výměně zastaralého zařízení. "SUPRID" pomáhá analyzovat provoz závodu a jeho zařízení při hodnocení efektivity provozu, přispívá k přípravě změn v technologických předpisech, vyšetřování poruch, poruch, havárií na zařízení, vzdělávání a školení údržby personál.

„SUpriD“ je integrován s ostatními informačními systémy BLPS a tvoří jednotné informační prostředí pro inženýrská data, která se mimo jiné stane základem pro inovativní Efficiency Control Center jednotky. Vzájemné propojení s takovými programy jako KSU NSI (podnikový systém pro správu regulačních a referenčních informací), SAP TORO (údržba a opravy zařízení), SU PSD (systém řízení dokumentace návrhu a odhadů) TrekDoc, Meridium APM, tvoří jedinečný integrovaný proces automatizace pro správu výrobních aktiv ropné rafinérie, umožňující 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 v důsledku toho vyvinout kvalitativně nový přístup k výstavbě ropných rafinérií.

Již v rané fázi projektu bylo zřejmé, že systém bude žádaný ze strany provozních služeb elektrárny a služeb 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 regulačních a referenčních informací, údržby a oprav zařízení, návrhových odhadů a dalších relevantních technických dat, stávají se dostupnými pro rychlou a vysoce kvalitní údržbu procesního zařízení. Schopnosti systému také umožňují vytvořit simulátor pro servisní služby, což bezesporu 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 kontrolu rekonstrukcí průmyslových objektů a zlepšuje kvalitu oprav.

Předpokládá se, že investice vložené do realizace „SUPRID“ se vrátí zhruba za 3-4 roky. To bude možné díky zkrácení doby projektování, dřívějšímu přesunu instalací z fáze uvádění do provozu do komerčního provozu a v důsledku toho zvýšení objemu hotových výrobků. Dalším významným plusem je zrychlení přípravy a realizace údržbových prací a realizace rekonstrukcí a modernizací bloků snížením času potřebného pro provozní služby rafinérie na kontrolu nové projektové dokumentace a včasné odhalení nedostatků a chyb v projekční práci a dodavatelé staveb.

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

Co je to „digitální dvojče“?

Digitální dvojče je nové slovo v modelování a plánování výroby – jednotný model, který spolehlivě popisuje všechny procesy a vztahy jak na samostatném 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 způsoby provozu, identifikovat potenciální rizika, integrovat nové technologie do stávající výroby linky a zkrátit čas a náklady na realizaci projektu. Digitální dvojče navíc pomáhá definovat bezpečnostní kroky.

Moderní technologie umožňují vybudovat digitální dvojčata naprosto jakýchkoli výrobních aktiv, 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 lze kombinovat všechny systémy a modely používané pro plánování a řízení výrobních činností, což zvýší transparentnost procesů, přesnost a rychlost rozhodování.

Digitální dvojče lze také považovat za elektronický pas výrobku, který zaznamenává veškeré údaje o surovinách, materiálech, provedených operacích, testech a laboratorních studiích. To znamená, že vše od výkresů a výrobní technologie až po předpisy o údržbě a likvidaci bude digitalizováno a čitelné zařízeními i lidmi. Tento princip vám umožňuje sledovat a garantovat kvalitu produktů, abyste zajistili jejich efektivní servis.