Digital Twins

Створення та використання цифрових двійників для активів харчових виробництв

Цифрові двійники (Digital twins, DT) – це один із найважливіших та найбільш обговорюваних трендів сучасного світу в рамках диджиталізації різних галузей промисловості та суспільної діяльності. Особливе місце DT займають в процесах підвищення продуктивності промислового виробництва. Концепція цифрових двійників у першому своєму представленні була сформульована ще на початку 2000-х років у вигляді показаному на малюнку нижче.

DT1.png

В першу чергу концепція передбачала, що фізичний продукт має своє цифрове представлення у віртуальному світі, яке найбільш точно відображає реальний продукт на будь-якій стадії його життєвого циклу. З роками необхідність у застосування данної моделі закріпилася. І на сьогоднішній день серед основних застосунків цифрових двійників у виробничій сфері слід відмітити:

  • моніторинг стану виробничих активів в реальному часі (за необхідності керування виробничими активами);

  • визначення та прогнозування поведінки виробничих активів, порівняння поведінки однотипних активів та означення рекомендацій щодо внесення майбутніх змін з метою покращення виробничих процесів;

  • планування заходів по технічному обслуговуванню за рахунок використання застосунків предиктивної аналітики інтегрованих в систему цифрових двійників;

  • підтримка прийняття рішень, в тому числі відносно планування;

  • відеоспостереження об’єктів для оцінки їх стану;

  • оптимальне розроблення/проектування виробничих активів на основі даних однотипних цифрових двійників;

  • відлагодження роботи системи за рахунок використання імітаційних моделей;

  • навчання операторів.

Цифрові двійники спрощують процеси неперервного планування, перевірки, тестування та коригування виробничих процесів.  DT у виробництві сприяють більш точному моделюванню надійності та продуктивності обладнання. Їх можна використовувати для зниження витрат, передбачаючи поломки обладнання, покращуючи продуктивність за рахунок швидкого коригування процесів та вирішуючи проблеми з плануванням без переривання виробництва. Цифрові двійники забезпечують контекст для будь-яких аномалій, які можуть виникнути під час виробничого процесу. Також їх застосування може полегшувати процеси відстеження та перевірки станів, матеріалів, відповідність вимогам будь-якого етапу виробничого процесу серед усієї послідовності.   

Створення та використання цифрових двійників для активів харчових виробництв досліджується кафедрою в рамках науково-дослідної роботи кафедри, а також здобувачем ступеня вищої освіти – доктора філософії – Альони Шишак під керівництвом доцента кафедри АКТСУ Олександра Пупени в рамках тематики дисертаційної роботи.

Технічна реалізація цифрових двійників передбачає застосування технологій промислового інтернету речей, в тому числі принципів інтеграції АСКТП з хмарними сервісами, які описанні у статті «Шишак А. В., Пупена О. М. На шляху до індустрії 4.0: інтеграція існуючих асутп з хмарними сервісами. Automation of Technological and Business Processes, 2018. 10(1). с.33-39. Режим доступу: https://doi.org/10.15673/atbp.v10i1.878» та викладені в магістерській роботі аспіранта Альони Шишак «Розробка комунікаційної архітектури моделі Індустрії 4.0 з урахуванням існуючих реалізацій систем управління».

На кафедрі з певною періодичність проводяться відкриті заходи присвячені огляду стандартів, технічних звітів, білих книг, які напряму або опосередковано пов’язані з розробленням, використанням та застосуванням цифрових двійників, а також з огляду технологій їх реалізації.

Обговорення еталонної моделі Індустрії 4.0 (RAMI4.0), яку можна вважати однією з парадигм реалізації цифрових двійників доступне на відео:

Загальні світові тенденції щодо розроблення та впровадження цифрових двійників доступні за посиланням.

Огляд стандарту, присвяченого побудові цифрового виробництва IEC 62832 (Digital factory framework), доступний за посиланням.

Огляд бази даних часових рядів Influxdb та сервісу для побудови дашбоардів Grafana, які входять до набору сервісів для технічної реалізації цифрових двійників доступний у записі вебінару за посиланням.

Оскільки системи підтримки прийняття рішень можуть реалізовуватися з використання цифрових двійників, на кафедрі також проводилися дослідження щодо організації систем тривожної сигналізації не лише в рамках тематики «Розробка ефективних людино-машинних інтерфейсів та підсистем моніторингу та диспетчеризації».