Цифровые двойники: ускорение инноваций и снижение затрат

Например, этой весной 36-й Кубок Америки запланирован к демонстрации космической, сверхбыстрой яхты AC75. В испытаниях технология цифровых двойников была использована одной командой для эмуляции производительности моряков в новом AC75; подвиг, который радикально ускорил разработку прототипа по сравнению с предыдущими методами тестирования.

Теперь внедренная в таких областях, как планирование городов, здравоохранение и автомобильный дизайн, цифровая двойникование также несет огромный потенциал для производственного сектора — помогая в его непрерывном поиске усиленной безопасности, улучшенной производительности и большей эффективности.

Детали в данных

Учитывая его новообретенный статус, термин «цифровые двойники» стал своего рода всеобъемлющим для различных связанных направлений технической инновации. Дополненная реальность, улучшенные пользовательские интерфейсы и 3D-моделирование — чтобы назвать лишь несколько.

Кроме того, у нас также есть идея «цифровой нити». Это относится к коммуникационному фреймворку, который обеспечивает связанный поток данных и интегрированный вид данных актива на протяжении его жизненного цикла. Как запись жизни продукта или системы, от создания до утилизации, цифровая нить обеспечивает инсайт через традиционно изолированные функции.

И хотя правда, что эти инновации могут все включать связанную функциональность, ядро истинного цифрового двойникования лежит в данных — чистых и простых. Цифровой двойник, по сути, — это генерация или сбор цифровых данных, представляющих физический объект в реальном времени.

Свяжите это с производством, и если бы мы гипотетически ассоциировали его основные компоненты с человеческими характеристиками: операционное оборудование — это мышцы, связность — нервная система — а цифровой двойник — это мозг.

И, как мы интуитивно используем способность наших мозгов запоминать, записывать, анализировать, обрабатывать и предсказывать в реальном мире, так цифровое двойникование может анализировать собранные данные, чтобы делать то же в цифровом. В производственном мире входы данных, вносящие вклад в цифровую нить и цифровое двойникование, оптимизируют операционные функции, что помогает увеличить пропускную способность и улучшить эффективность.

Сознательный завод

В производстве, где до 90% данных завода в реальном времени остаются неиспользованными, цифровое двойникование обеспечивает сильную основу для лучшего использования этой информации для процессных инсайтов.

Из опыта в нашем «сознательном заводе» в Оулу, мы имеем непосредственное знание использования интеллекта, встроенного в операционное оборудование, для оценки этих инсайтов через цифровое двойникование.

Например, мониторинг производственной среды. Здесь, используя различные источники данных, отклонения во влажности и температуре могут быть наблюдаемы с автоматическими тревогами, запускаемыми для идентификации того, где могут быть необходимы корректировки или обслуживание.

Цифровое двойникование также обеспечивает автоматизированную аналитику процессов в реальном времени по подключенным машинам и источникам данных, что ускоряет обнаружение и исправление ошибок. И с мониторингом процесса сборки, также в реальном времени, статус и прогресс каждой робототехнической ячейки могут быть просмотрены в любой момент из центрального пользовательского интерфейса, с уровнем видимости до отдельного продукта.

Инфраструктура имеет значение

Конечно, есть требования инфраструктуры, необходимые для реализации этого уровня инсайта.

Встроенный интеллект — первое требование для цифровых двойников. Интернет вещей (IoT) буквально взрывает количество датчиков в производственных объектах. И это увеличение способности генерировать данные всё больше встраивается в производственное оборудование на этапе его дизайна. Способность обрабатывать и стандартизировать данные также должна быть подкреплена аналитической экспертизой поверх, которая может понять, что генерируется.

Правильный тип гибкой, надежной связности также критичен. Обычно это означает связность промышленного класса, превосходящую производительность Wi-Fi. Все больше производителей переходят на частные беспроводные сети 4G/LTE и 5G для доставки уровней надежности, безопасности и высокой пропускной способности, необходимых для данных-голодных операционных технологий.

Как часть их пути оцифровки и Индустрии 4.0, производители также смотрят на искусственный интеллект (ИИ), машинное обучение, автоматизацию и дополненный интеллект. Однако все эти привлекательные возможности требуют одного выделяющегося существенного элемента связности: низкой задержки.

Реальное время и взаимосвязанность

В этом отношении 4G/LTE — минимальный стандарт беспроводной связности, необходимый для доставки вида низкой задержки и быстрого времени отклика, который делает цифровые двойники эффективными — доставляя данные мгновенно и позволяя немедленный отклик оператора. Это подчеркивает необходимость обрабатывать данные на молниеносной скорости, что делает вычисления на периферии (edge computing) обязательным.

5G несет еще большие обещания для производства, по мере эволюции стандарта и развития поддерживающей экосистемы. С стандартом 5G в постоянной разработке, последующие релизы будут иметь новые возможности, такие как время-чувствительная коммуникация. Это обеспечит более тесную синхронизацию коммуникации и контроля между устройствами, а также улучшенную позиционировку и локализацию.

Кроме того, взаимосвязь систем должна быть рассмотрена; подчеркивая необходимость коммуникации и интеграции через различные стандарты и протоколы, используемые в производственных объектах. Здесь сетевая связность должна обеспечивать своего рода простой, упорядоченный «обмен данными», с промышленными коннекторами, работающими как важная часть уравнения, заставляющая системы говорить друг с другом эффективно.

Преимущества

С вендорами, теперь быстро адресующими эти инфраструктурные требования, потенциальные преимущества для производителей существенны. Автоматизация поддерживающих процессов, отчетность в реальном времени, улучшенная производительность завода, превосходящее обеспечение качества и быстрые времена отклика — все становится возможным благодаря цифровому двойникованию того, что происходит на заводском полу.

Подход цифрового двойника предоставляет отличный способ для производителей гибко моделировать, как конфигурировать рабочие процессы и ресурсы в ответ на меняющиеся продуктовые требования и конвейер заказов.

И пока цифровые двойники позволяют нам делать намного больше, они не заменяют человеческое прикосновение. Цель Индустрии 4.0 должна быть в дополнении человеческого интеллекта, а не в его замене. Цифровые двойники дополняют человеческие инсайты в производственные процессы, и, можно сказать, они могут сделать «гладкое плавание» не только Кубка Америки, но и использования данных для идентификации того, где отрасли могут достичь приростов в безопасности, производительности и эффективности.

Manufacturing | Nokia Networks