Тема, всё еще горячо обсуждаемая в бизнесе, – цифровые двойники. В этой статье расскажем, какими они бывают и поделимся примерами проектов из разных отраслей.
Содержание:
- Два вида цифровых двойников
- Цифровые двойники и моделирование
- Для цепей поставок
- Для бизнес-процессов
- В производстве
- Для портов и ж/д
- Для нефтегаза
- Облачные вычисления
Что такое цифровой двойник? Вы с трудом найдете два совершенно одинаковых определения. Но по итогу всё сводится к двум видам цифровых двойников: для мониторинга и для дизайна новых продуктов. О них речь пойдет дальше.
Два основных вида цифровых двойников
Цифровой двойник – это компьютерная модель реального объекта, которая отражает его текущее состояние с помощью актуальных данных.
В своём выступлении на Winter Simulation Conference 2022 Леон МакГиннис, заслуженный профессор Технологического института штата Джорджия, выделил два вида цифровых двойников:
Для мониторинга
- используется для наблюдения за работой объектов и систем;
- широко применяется для управления активами, так как всегда отражает текущее состояние реального объекта;
- обычно создается для таких объектов, как ветрогенераторы, реактивные двигатели, генераторы для предприятий.
Важная составляющая цифровых двойников – информация о состоянии ресурсов и элементов процессов (пациентов, заказов и т.д.). Когда состояние меняется, датчики это фиксируют и передают цифровому двойнику. Таким образом можно постоянно отслеживать, в каком состоянии находится реальный объект.
Для дизайна
- используется для создания виртуальных прототипов новых вещей и их тестирования перед тем, как на их основе создаются реальные объекты;
- применяется для проектирования таких объектов, как самолеты, вращающиеся механизмы и микросхемы.
В этой статье мы подробнее расскажем о цифровых двойниках, которые используются для наблюдения за состоянием объектов и систем, так как именно они создаются на основе имитационных моделей.
При чем здесь имитационное моделирование?
Два ключевых элемента любых цифровых двойников – динамические имитационные модели и данные, отражающие текущее состояние моделируемой системы.
Благодаря этим элементам цифровой двойник становится эффективным инструментом для проведения экспериментов, анализа и наглядного представления данных. Он помогает получить ответы на вопросы «что, если», понять поведение системы и верифицировать результаты работы модели.
Посмотрите, как компании со всего мира используют моделирование и технологию цифровых двойников для решения задач бизнеса.
Снижение расходов на логистику и более точное прогнозирование
Компания Accenture создала цифрового двойника на основе имитационной модели цепочки поставок для американского бренда тренажеров. Целью было улучшить прогнозирование и планирование полного цикла доставки заказов за счет грамотного распределения товарно-материальных запасов.
Цифровой двойник получал данные из сервисов Amazon и электронных таблиц, связанных через облачное хранилище Amazon S3. Кроме того, для анализа выходных данных к модели была подключена система интерактивной бизнес-аналитики Tableau.
В результате использования технологии цифровых двойников Accenture удалось улучшить точность прогнозирования доставки товаров на 57%. Компания также на 20% сократила расходы при распределении товарно-материальных запасов.
Улучшение бизнес-процессов
Разработанный Siemens цифровой двойник имитировал техническое обслуживание, ремонт и капитальный ремонт авиационных газотурбинных установок компании по всему миру. Он использовал огромное количество данных: о клиентах, цепи поставок, производстве и техобслуживании, чтобы повысить эффективность клиентских операций и управления активами.
С помощью цифрового двойника компания Siemens могла:
- определять и прогнозировать ключевые показатели эффективности системы,
- визуализировать работу турбинного парка и баз технического обслуживания,
- выявлять узкие места,
- запускать как быстрые сценарии "что, если", так и подробные сценарии для поддержки принятия инвестиционных решений.
Один из крупнейших мировых производителей турбин располагал перспективным портфелем проектов на пять лет, чистая выручка от которых должна была составить 30% от их стоимости. Однако компания обнаружила, что некоторые проекты выполняются со значительными задержками.
Цифровой двойник помог руководству компании увидеть полную картину по проектам. Кроме того, с его помощью оно выявило наилучший сценарий, при котором:
- сроки выполнения проектов сдвигались всего лишь на девять месяцев вместо изначальных двух лет;
- чистая прибыль составила 104 млн долларов.
Улучшение работы производственной линии и тестирование стратегий техобслуживания
Компания CNH Industrial, мировой лидер на рынке товаров промышленного назначения, решила оценить разные стратегии технического обслуживания производственной линии. Очень важно было определить среди них оптимальный, так как стоимость одной минуты простоя оборудования могла составлять более 160 тыс. долларов. Поэтому даже небольшое улучшение могло значительно увеличить прибыль.
Было решено начать с одной производственной линии по сварке шасси грузовиков Iveco Daily и смоделировать ее вместе с автоматическими сварочными постами.
CNHI использовала цифрового двойника, созданного на основе имитационной модели, для наблюдения за состоянием ключевых компонентов сварочного поста. С его помощью компания также составила прогнозы работы поста и смогла сократить время простоя.
Благодаря цифровому двойнику CNHI получила большое разнообразие данных для дальнейшего анализа. Она также могла сравнивать сценарии и понять, как изменения на производственной линии повлияют на затраты на техобслуживание.
Lagor – итальянская компания, производящая ферромагнитные сердечники для силовых трансформаторов. Наращивая производство и расширяя бизнес, она столкнулась с трудностями при масштабировании производственных процессов.
Цифровой двойник цеха, работающий на основе реальных данных, позволил воспроизвести в модели производственные процессы и процессы принятия решений, изучить производственный план и убедиться, что он будет выполнен без нарушений в расписании.
Используя технологию цифровых двойников, инженеры из Lagor могли запускать сценарии «что, если». Тестируя таким образом изменение производственных процессов в безрисковой виртуальной среде, у компании получилось предотвратить появление узких мест на реальном производстве.
Модернизация контейнерного терминала и обучение работников портов
«РУСКОН», одна из крупнейших российских компаний в сфере внешнеторговых контейнерных перевозок, планировала модернизировать один из контейнерных ж/д терминалов и определить его максимальную пропускную способность. Для этого они создали имитационную модель терминала, и на ее основе разработали цифрового двойника.
После проведения необходимых экспериментов в виртуальной среде и получения выходных данных инженеры выявили узкие места в работе объекта и наилучший сценарии модернизации. Они также определили, что при имеющихся мощностях и оптимизации определенных операций пропускную способность терминала можно повысить на 57%.
Цифровые двойники находят свое применение и в сфере управления персоналом. Ассоциация работодателей морской индустрии Британской Колумбии была создана компаниями, работающими в пяти портовых регионах Британской Колумбии, Канада. В обязанности Ассоциации входит обеспечение всех своих портов достаточным количеством квалифицированных рабочих.
Для начала Ассоциация создала массив данных и панель управления, чтобы разобраться в прошлой и текущей практике управления портовыми рабочими в Британской Колумбии.
На основе этого команда разработала инструмент для прогнозирования и аналитики. Он помог Ассоциации проанализировать будущие возможные сценарии. Например, что будет, если открыть новый контейнерный терминал или провести дополнительное обучение водителей грузовиков.
Цифровой двойник управления портовыми работниками Ванкувера послужил основой для создания такого инструмента. С помощью цифрового двойника команда также определила оптимальный срок возврата инвестиций в обучение – три года.
Строительство нефтяных и газовых скважин
Технические узлы на буровой установке работают скоординировано, поэтому любая задержка в работе оборудования увеличивает максимально допустимое время операции в целом. В результате это снижает общую производительность и приводит к финансовым потерям.
Чтобы определить реальные причины простоев и найти конкретные решения, инженеры из Transocean решили создать цифрового двойника нефтяной скважины. Они собрали и загрузили туда данные работы десятков буровых установок, включая данные по работе оборудования и персонала.
Цифровой двойник помог обработать эти данные и проанализировать, как взаимосвязаны разные операции в процессе бурения.
Статистика, собираемая цифровым двойником, передавалась машинистам буровых установок. Те, в свою очередь, могли оценить эффективность работы буровой бригады и установить причины простоев оборудования.
Также было отмечено, что использование цифрового двойника может сэкономить более 20% от всех потерь времени.
Облачные вычисления для разработки цифровых двойников
Помимо динамических моделей и актуальных данных для создания цифрового двойника нужен еще один компонент – большая вычислительная мощность. AnyLogic Private Cloud это безопасная и производительная платформа, которая упрощает интеграцию имитационных моделей с рабочими процессами и облегчает создание цифровых двойников.
В Cloud вы можете запускать ресурсоемкие многопрогонные эксперименты с имитационными моделями – они будут выполняться быстрее, чем на обычном компьютере. Платформа легко масштабируется, поэтому может оперативно подстраиваться под требования к вычислительной мощности и выполнять эксперименты на нескольких узлах и ядрах.
Компании из различных отраслей со всего мира используют цифровых двойников для решения сложных бизнес-задач, когда традиционные электронные таблицы Excel уже неэффективны. Начните с создания имитационной модели, добавьте актуальные данные, запустите эксперименты в AnyLogic Cloud и соедините все это в надежного цифрового двойника, который будет помогать в принятии решений.
Больше информации о цифровых двойниках, разработанных на основе имитационных моделей, – в статье "Введение в разработку цифровых двойников" (на англ.). В ней вы найдете примеры проектов, в которых клиенты AnyLogic делятся своим опытом создания цифровых двойников и рассказывают о преимуществах использования этой технологии.
