Как технология цифровых двойников сокращает разрыв между производственными кадрами

Концепция цифрового двойника, в которой организация создает виртуальное представление своей бизнес-операции, существует в различных формах на протяжении десятилетий, но в последние годы претерпела огромные изменения.

Раньше цифровые двойники создавались с использованием электронных таблиц для ввода данных и просмотра потенциальных результатов различных сценариев. Благодаря достижениям в области искусственного интеллекта и виртуальной реальности технология цифровых двойников стала более быстрым и точным прогнозом, основанным на бесконечных потоках данных, к которым можно получить доступ из любой точки мира. По сути, это создает «метавселенную» производственных компаний.

Используя прямую подачу данных и применяя машинное обучение, технология цифровых двойников позволяет производственному предприятию использовать данные в реальном времени, чтобы стать умнее и эффективнее. Это достигается путем выявления пробелов в производственном процессе, прогнозирования сроков обслуживания или устранения неисправностей с повышением точности по мере сбора информации. Решение этих проблем на раннем этапе или до того, как они возникнут, предотвращает простои и потери производительности.

Поскольку производственный сектор борется с нехваткой квалифицированной рабочей силы, технология цифровых двойников помогает руководителям поддерживать производительную и безопасную производственную площадку, несмотря на ограниченность ресурсов.

Поддержка бережливых операций

В связи с выходом на пенсию опытных производственных рабочих и небольшим количеством квалифицированных рабочих, которые могли бы их заменить, промышленный сектор США уже несколько лет сталкивается с нехваткой квалифицированных кадров. Великая отставка, вызванная пандемией COVID-19, только усугубила проблему.

Поскольку производители изо всех сил пытаются привлечь, задействовать и обучить новые таланты, технология цифровых двойников становится спасательным кругом для многих производителей. Компании используют его для тестирования различных настроек оборудования, чтобы найти наиболее производительные варианты и предотвратить простои. Кроме того, автоматизация позволяет многим производственным предприятиям продолжать производство, несмотря на сокращение доступной рабочей силы. Один оператор станка может управлять несколькими станками автономно, поскольку цифровой двойник анализирует данные, чтобы увидеть, как различные входные данные и процессы повлияют на производительность.

Технология цифровых двойников особенно полезна на стадии прототипирования производства, когда команды разрабатывают несколько итераций продукта, чтобы определить, какой дизайн и материалы позволят создать лучшую конечную деталь. Цифровые двойники могут упростить процесс создания прототипов, чтобы сократить время вывода продукта на рынок при одновременном сокращении затрат. Прототипы цифровых двойников - это цифровые визуализации, которые позволяют командам дизайнеров увидеть, как разные модели будут работать в реальном мире, без необходимости тратить материалы и время на производство на несколько возможных итераций. Прототип может содержать информацию, касающуюся физических атрибутов, свойств, рабочих параметров, ведомости материалов, номеров деталей и т. Д. С помощью цифрового прототипа продукты можно создавать гораздо раньше, а моделирование можно запускать с использованием виртуальной реальности. Изменения можно вносить быстро, чтобы улучшить конструкцию до того, как будут построены физические машины.

Если традиционное время вывода на рынок требует двух-трех циклов прототипирования, использование цифрового двойника на начальных и средних этапах может устранить один полный цикл прототипирования, сокращая время, ресурсы и затраты.

Оптимизация условий на рабочем месте

Принимая во внимание количество сотрудников, которые будут работать в данный момент, а также их уровень квалификации и потребности в оборудовании, цифровой двойник может имитировать, как на производительность повлияет перевод определенных сотрудников в разные области. Он может сбалансировать рабочий процесс и предсказать, какие комбинации рабочих и оборудования будут наиболее производительными.

Цифровой двойник также может прогнозировать отказ на основе таких факторов, как возраст оборудования, используемые материалы, записи об обслуживании и другие точки данных, что позволяет работникам уделять приоритетное внимание профилактическому обслуживанию, чтобы избежать ненужных простоев.

В случае поломки оборудования цифровые двойники позволяют виртуально устранять неполадки, позволяя персоналу исследовать причины сбоев и возможные решения. Это сокращает количество ненужного времени и трудозатрат, необходимых для диагностики проблемы и поиска решения вручную. Затем руководители могут заручиться помощью подходящего специалиста для решения проблемы, вместо того, чтобы рассматривать каждую потенциальную проблему с оборудованием. Поскольку цифровой двойник работает на мощном компьютере, анализ и моделирование можно проводить за минуты, а не за часы или даже дни.

Этапы реализации

Как только высшее руководство осознает потенциальные выгоды от технологии цифровых двойников, руководители производства могут продолжить процесс внедрения. По мере внедрения новой технологии важно предпринять следующие ключевые шаги:

• Определите свои цели. Прежде чем начинать технический процесс создания цифрового двойника, определите, что будет делать цифровой двойник. Какую бизнес-проблему он призван решить? Будет ли оборудование для мониторинга сообщать об отказе? Прогнозировать отказ и рекомендовать профилактическое обслуживание? Или запустить моделирование, чтобы увидеть, как различные действия повлияют на производительность? Данные цифровых двойников могут помочь организации решить проблемы, которые ей необходимы, такие как прогнозирование профилактического обслуживания, но также могут указывать на другие области улучшения, поскольку данные цифровых двойников продолжают совершенствоваться и собирается больше данных. Также возникает вопрос, что нужно отслеживать. Вам нужен цифровой двойник для одной машины или производственной линии или более крупный для всего завода? Хотя может возникнуть соблазн контролировать каждый аспект работы предприятия, сосредоточьтесь на областях, которые принесут наибольшую отдачу от инвестиций. Цифровых двойников всегда можно расширить.
• Найдите подходящее программное обеспечение. Для производителей выбор создателя цифрового двойника будет похож на выбор любого другого инструмента в магазине:подумайте о приложении, целях и о том, что вам понадобится для их достижения. Если вы планируете отслеживать только операционную эффективность оборудования, ограниченного цифрового двойника будет достаточно, а для моделирования потребуются более совершенные технологии.
• Импортируйте модели и данные САПР. Здесь все действительно начинает складываться. Импорт моделей автоматизированного проектирования (САПР) и других потоков данных в программное обеспечение позволит вам создать цифрового двойника. В зависимости от того, насколько сложным будет цифровой двойник (мониторинг или моделирование, отдельная машина или полностью работающая установка), данные, необходимые для создания точного виртуального представления, будут сильно различаться. В общем, ожидайте экспорта как можно большего количества потоков данных, чтобы получить наилучшие результаты.
• Создайте безопасное соединение. Поскольку цифровые двойники требуют постоянной передачи данных между системами, безопасные сети жизненно важны для защиты основного производственного предприятия от взлома или другого вмешательства. Выбирая платформу цифрового двойника, спросите о мерах безопасности, которые позволяют минимизировать риск.
• Планируйте масштабирование Даже если вы начинаете с малого с цифрового двойника для одной машины или линии, необходимая вычислительная мощность, вероятно, будет выше любой стандартной системы в магазине. Рассматривая инструменты и платформы, планируйте масштабирование и используйте облачные технологии, чтобы обеспечить возможности для роста, если вы решите добавить другие линии машин позже.

Создание цифрового двойника может помочь производителям повысить производительность и безопасность в цехе, но для достижения успеха необходимо выполнить несколько условий. Обеспечение доступа к точным данным имеет решающее значение, как и обеспечение безопасности сети. Помимо технических спецификаций, лидеры должны обеспечить достаточное обучение, обмен информацией и стимулы, чтобы убедиться, что все сотрудники участвуют в процессе. Эффективное управление изменениями является ключом к успешной реализации. Провайдерам необходимо продемонстрировать преимущества цифровых двойников, обучая персонал работе с платформой. Важно понимать, что хотя точность не всегда составляет 100%, особенно вначале, даже на уровне 80–90% цифровой двойник может легко улучшить результаты и будет продолжать улучшаться по мере получения и анализа большего количества данных.

Работа с опытным партнером в этой области также помогает производителям осознавать ценность. Поставщик цифрового двойника, который понимает, как устроен конкретный завод, какие типы оборудования используются и какие отраслевые задачи, сможет лучше создать цифрового двойника, отвечающего потребностям и целям компании.

CV Рамачандран - эксперт по цифровой трансформации и совершенствованию операций, а Виньеш Рамеш - эксперт по цифровому здоровью в PA Consulting.