Цифровой брат следит за эффективностью

27.09.2021 12:00:00 Автор: Юлия Чернышевская

Цифровые двойники (как минимум с исследовательской точки зрения) применяются в широком перечне сфер от промышленного производства до социальных процессов. На наши вопросы о том, как развивается применение технологии в России, ответил Станислав Воронин, руководитель направления бизнес-аналитики компании BIA Technologies.

– Станислав, в каких сферах наиболее часто применяется технология создания цифрового двойника?

– В российской практике известны примеры использования технологии моделирования для решения стратегических и тактических задач в области транспорта и логистики (особенно активно по ним работают сегменты FMCG и ритейл). В части производства известно о начинаниях по созданию модели скважины в крупных нефтегазовых компаниях. Технология цифрового двойника активно используется на ведущих горнодобывающих предприятиях, в компаниях непрерывного производства (металлургия, химия и нефтехимия).

– Для каких целей она используется?

– Цифровые двойники призваны повышать эффективность управленческих и технологических решений за счет проверки различных гипотез в безрисковой среде. Модели могут использоваться для выявления областей неэффективности текущих производственных и бизнес-процессов; проведения what-if-анализа («что будет, если») рассматриваемых инициатив по внедрению новых технологических решений, перестройке внутрицеховой логистики, а также при проектировании производственной линии; стресс-тестирования для определения возможных пределов наращивания объемов выпуска на существующих производственных мощностях; решения задач формирования оптимальной производственной программы и оптимального подбора требуемого объема ресурсов.

– Какие можно выделить особенности работы с цифровыми двойниками в российских реалиях?

– Сегмент крупных промышленных предприятий российского рынка достаточно высоко оценивает перспективность разработки и внедрения цифровых двойников. При этом практическое применение во всех случаях носит поэтапный характер – расширение охваченных единиц производственного оборудования и процессов, цехов и участков происходит постепенно. Основным критерием перехода к следующему этапу масштабирования является подтвержденный экономический эффект от использования цифрового двойника в практической деятельности.

– Насколько затратно внедрение такой технологии в бизнес-процессы предприятия с нуля? Как рассчитывается окупаемость?

– Затраты на проекты по созданию цифрового двойника могут существенно отличаться в зависимости от их стадии (пилотирование, основное внедрение или масштабирование технологии), количества охваченных единиц оборудования, бизнес-процессов, номенклатуры выпускаемой продукции и количества номенклатурных групп сырья и материалов.

Предприятию следует четко осознавать, что, кроме прямых временных и финансовых затрат (плата за используемый софт или его разработку, работы субподрядчика или содержание собственного центра компетенций), на проект требуется предусмотреть стоимость привлечения внутренних экспертов, так как они отвлекаются от основной производственной деятельности на выработку гипотез, формализацию описаний и тестирование результатов.

Для оценки окупаемости проекта важно до старта работ сформулировать гипотезу о возможном ракурсе применения цифрового двойника и ожидаемом экономическом эффекте. Далее, как правило, реализуется пилотный проект для подтверждения выдвинутой гипотезы на одном из участков производства. Цель пилотного проекта – объективно доказать возможность получения экономического эффекта с учетом масштабирования, а также дополнительно оценить риски, которые могут возникнуть в проекте, и их влияние на сроки и бюджет. После получения таких сведений показатели отдачи инвестиций рассчитываются на основе классических методов оценки проектов.

– Бытует мнение, что создание цифрового двойника оправданно только в случае создания новой производственной системы. Так ли это?

– Как показывает практика, применение технологии цифрового двойника на этапе проектно-изыскательских работ по созданию нового предприятия или производственной линии может помочь заранее выявить возможные узкие места и принять решение об изменении в применяемом оборудовании, особенностях технологического процесса или выполняемых операций. С точки зрения эффектов это может обеспечить экономию порядка 10–15% от бюджета проекта по созданию новой производственной системы, а также на 20% ускорить его запуск.

Вместе с тем цифровые двойники с успехом применяются и на действующих производствах. Имитационное моделирование оправданно в случае модернизации, поиска областей неэффективности в рамках внедрения методов бережливого производства. Проекты по имитационному моделированию обеспечивают экономический эффект за счет снижения операционных расходов, сокращения простоев оборудования и цикла производства готовых изделий.

– Как происходит процесс создания цифрового двойника?

– Создание цифрового двойника начинается с формализации текущих производственных процессов и описания характеристик всех входящих в систему объектов. Это и топология цеха, и размещение оборудования – для каждой единицы фиксируются параметры производительности, перечень выполняемых операций, время для переналадки и другие особенности. На вход системы также подается информация о технологических картах производства продукции.

Следующий этап – настройка модели: описываются взаимосвязи элементов системы в привязке к последовательности операций производственного процесса.

Один из важных этапов – валидация и верификация на основе фактических данных. Цель этого этапа – перепроверить, что созданная цифровая модель с приемлемым уровнем точности отражает реальные процессы. По нашей практике, отклонения расчетных показателей модели не должны отличаться от фактических данных более чем на 3–5%.

После того как цифровой двойник создан и провалидирован, на его основе можно начинать проведение экспериментов, включающих в себя различные нештатные ситуации. Это и предельные значения по объему производства, и пограничные значения технологических параметров, дефицит сырья и материалов и многое другое. Возможность применять методы стресс-тестирования позволяет находить узкие места в производственном процессе и на следующем шаге проверять гипотезы о жизнеспособности и эффективности предлагаемых мероприятий.

– Как может использоваться цифровая модель после запуска производственной системы?

– После запуска производственной системы цифровая модель может использоваться для отслеживания расхождений фактических показателей и нормативных, тем самым показывать области неэффективности или возможные отклонения от заложенной изначально технологии.

Вторым вариантом использования может быть краткосрочное и среднесрочное прогнозирование состояния системы и решение оптимизационных задач. По мере работы производственной системы цифровой двойник может использоваться как инструмент проектирования решений по модернизации и повышения эффективности производства.

Новости

Календарь событий

Конференция Круглый стол Форум Выставка Дискусионный клуб Конгресс Премия Саммит Семинар