Цифров близнак или кибер физическа система. Апарат - Списание за новото общество. Всичко това звучи като сценарий на утопичен филм. Чувствам, че нещо не е наред. Какви са недостатъците на дигиталните близнаци?

Все повече предприятия проявяват интерес към темата за дигитализация на производството. В това успяха да се уверят организаторите на регионалната научно-техническа конференция „Дигитализация на производствените процеси“. Приложение на промишлени софтуерза изграждане на дигитални предприятия”, който се проведе наскоро в Самара.

Той е иницииран от групата компании SMS-Automation, известна като универсален интегратор, специализиран в създаването и поддръжката на системи за индустриална автоматизация, съвместно с отдела за цифрово производство на Siemens, един от най-големите концерни в света в областта на автоматизацията и електротехниката. продукти, с които разработчиците от Самара имат повече от две десетилетия ползотворно сътрудничество.

Форумът на производителите и разработчиците на информационни системи беше подкрепен и от Министерството на промишлеността и технологиите на Самарска област. Неговите специалисти многократно са отбелязвали успехите на групата компании в областта на индустриалната автоматизация и изграждането на големи информационни системи.

Представители на индустриални предприятия в Самарска област бяха запознати с концептуалната рамка и конкретните инструменти за изграждане на ефективно цифрово производство. Индустриалната автоматизация е само част от цифровизацията или дигитализацията, както още я наричат. Дигитализацията е автоматизация на процесите през целия жизнен цикъл на продукт, оборудване или предприятие. В него се вписва проектът, неговото функциониране и модернизация.

Докладът на председателя на борда на директорите на групата компании SMS-Automation Андрей Сидоров „Индустриалният софтуер като инструмент за цифровизация“ предизвика голям интерес сред участниците в конференцията. „Ние сме на прага на интелектуализацията на системите за управление“, отбеляза Андрей Сидоров (на долната снимка). - Сега производителите на оборудване на Запад променят модела си на производство. Оборудването започва да има цифров близнак. Промяната на бизнес моделите ще означава, че цифровият близнак ще бъде важен фактор при избора на доставчик.“

Дигитализацията също така означава тестване на ситуации на виртуални цифрови модели, което ви позволява да спестите огромни суми пари. Siemens вече е на своя обект за дигитализация, без да чака пристигането на машина за производство на части, след като получи своя виртуален образ, той свързва виртуални роботи към него и започва отстраняване на грешки технологични процесибез да губите време.

Повдигнатите от експертите теми, свързани с използването на специфични инструменти за дигитално производство, бяха приети с интерес от участниците в конференцията и предизвикаха много въпроси и дискусии. В допълнение към докладите, вниманието на гостите на конференцията беше привлечено от демонстрационни щандове с практически примери за прилагане на принципите на цифровизацията в реалностите на системите за управление на процеси на промишлени предприятия в Русия. Специално внимание на конференцията беше отделено на проблемите информационна сигурностмодерни системи за автоматизация. Запознаването с актуалните тенденции в развитието на предприятията в рамките на концепцията Industry 4.0, според експертите, може да се превърне в допълнителен инструмент в процеса на повишаване на конкурентоспособността в ерата на Industry 4.0.

В раздела „Нова дума“ Апарат говори за наскоро появили се термини, свързани с новото общество. Този брой включва цифров близнак. Компютър, който знае всичко за вас и може да имитира поведението ви.

Цифров близнак

Предполага се, че за да създадете цифров близнак, специален софтуер ще анализира вашата кореспонденция в социалните мрежи и електронна поща, история на браузъра и покупки в онлайн магазини, информация от носими устройства, смартфони или умен часовники всяка друга налична информация. Въз основа на тези данни с помощта на специални алгоритми ще може да се програмира вашето поведение: как бихте отговорили на партньор в бизнес писмо, какво бихте казали на децата си в съобщението им във Facebook. Компютрите вече знаят много за нашите предпочитания, например рекламните компании анализират нашите заявки за търсенеИ имейли, създайте профил за всеки човек и се опитайте да му показвате само онези реклами, които ще му бъдат наистина интересни.

Софтуерът, който имитира човешкото поведение, също започва да навлиза в нашия живот: цифровите асистенти - Siri от Apple, Cortana от Microsoft и Watson от IBM - комуникират с потребителя, отговарят на неговите въпроси и могат да водят разговор дори на абстрактни теми. Разработени са първите чатботове, които успешно преминават теста на Тюринг – тоест заблуждават хората, които общуват с тях, че не са изкуствен интелект, а истински човешки интелект.

Учените обмислят и по-фантастични варианти за създаване на дигитален близнак: пълна дигитализация на мозъка, така нареченото качване на съзнанието. Но работата в тази посока сега е само в начален стадий: например, като част от проекта Blue Brain, до 2023 г. трябва да бъде напълно симулиран цифров вариант на неокортекса, основната част от мозъчната кора на човека.

Как да използвате цифров близнак

Говорете с човек след смъртта му

Един от най-амбициозните планове е да се създаде двойник, който да замести човек след смъртта му. „Когато ти и аз умрем, децата ни няма да идват на гробовете ни. Те ще отидат и ще управляват нашите дигитални близнаци и ще говорят с тях“, казва Джон Смарт. „Този ​​сценарий може да звучи малко пресилено“, добавя той. „Но хората вече създават стена на плача на страниците на починали роднини в социалните мрежи и продължават да им изпращат лични съобщения.“ Сценаристите и режисьорите на научна фантастика обичат подобни гледни точки. Например, един от сюжетите в поредицата „Черно огледало“ разказва как млада жена замени съпруга си, загинал в автомобилна катастрофа, с цифрово копие. По-късно тя „изтегли“ съзнанието на съпруга си в андроид робот – тоест тя на практика го съживи.

Личен асистент

Тази опция е много по-лесна за изпълнение и не изисква такава високо нивокогнитивни способности. До известна степен това вече се прилага напр дигитален асистент Google Nowанализира вашите имейли и заявки за търсене, като ви дава съвети, които улесняват живота ви. Цифровият близнак обаче ще може не само да ви подскаже нещо, но и да поеме някои от задачите ви, макар и съвсем прости: да си запишете час при лекаря, да насрочите бизнес среща и в магазина да посочите продукти, които са най-подходящи за вашата диета по съдържание на полезни вещества.

Недостатъци на проекта

Един от основните недостатъци на тази концепция, който дори идеологът й Джон Смарт признава, е пълното нарушаване на неприкосновеността на личния живот. Програмата ще прочете цялата ви кореспонденция, ще анализира покупките и като цяло ще проникне в това, което се нарича личен живот по всякакъв възможен начин. Големите корпорации, които събират по-малко данни, вече са изправени пред протести.

Джон Смарт

Знаеш ли, бих искал да пазя здравната и финансовата си информация в малък сейф, така че никой да няма достъп до нея. Но такова мислене е атавизъм. Не можете да получите много, освен ако не пожертвате поверителността си. Убеден съм, че докато хората се чувстват в контрол над технологиите, поверителността на данните ще бъде на второстепенно място.

Изображение: Едуард Блейк Едуардс

Може би всеки, който е гледал филмите за Терминатор или Матрицата, се е чудил кога изкуственият интелект ще стане част от ежедневието ни и дали хората и роботите ще могат да съжителстват в мир и хармония. Това бъдеще е много по-близо, отколкото си мислите. Днес ще ви разкажем за една технология, наречена „цифрови близнаци“, която вече се използва широко в индустрията и може би скоро ще стане част от нашето ежедневие.

Кои са дигиталните близнаци?

Грешка е да се смята, че терминът „дигитални близнаци“ се отнася за роботи и изкуствен интелект под маската на някакво хуманоидно създание. Самият термин в момента се прилага най-вече за индустриалното производство. Концепцията за „цифрови близнаци“ се появява за първи път през 2003 г. Терминът се използва след публикуването на статия от Майкъл Грийвс, професор и помощник-директор на Центъра за управление на жизнения цикъл и иновации във Флоридския технологичен институт, „Цифрови близнаци: Превъзходство в производството, базирано на виртуална фабрика за прототипи“. Самата концепция е измислена от инженер от НАСА, който е колега на професора.

1971 да/bigstock.com

В основата си цифровите близнаци са концепция, която съчетава изкуствен интелект, компютърно обучение и управляван от данни софтуер за създаване на живи цифрови модели. Тези „цифрови близнаци“ се актуализират постоянно, тъй като физическите прототипи се променят.

Откъде цифровите близнаци получават своите данни за самоактуализация?

Дигиталното копие, както подобава на изкуствения интелект, постоянно се учи и самоусъвършенства. За тази цел цифровият близнак използва знания от хора, други подобни машини и по-големите системи и среда, от които е част.

Майкъл Грийвс предложи своите три изисквания, на които трябва да отговарят „цифровите близнаци“. Първото е съответствие с външния вид оригинален обект. Трябва да разберете, че подобно външен вид– това е не само цяла картина, но и кореспонденция отделни частиистински "близнак". Второто изискване е свързано с поведението на дубъла по време на тестване. Последното и най-трудно е информацията, която се получава от изкуствен интелектза предимствата и недостатъците на истинския продукт.

1971 да/bigstock.com

Както отбелязва Майкъл Грийвс, кога цифрови копиявъведени в употреба, дори критерият за външно сходство се счита за труден за изпълнение. Днес, веднага щом цифровият близнак е идентичен в първите параметри, той вече може да се използва за решаване на практически проблеми.

Защо се нуждаем от цифрови близнаци?

Цифровите копия се създават, за да се оптимизира производителността на физически прототипи, цели системи и производствени процеси.

Според Колин Дж. Парис, Ph.D., вицепрезидент на софтуерните изследвания в GE Global Research Center, дигиталните близнаци са хибриден модел (както физически, така и дигитален), който е създаден специално за специфични бизнес цели, например предвиждане на повреди, намаляване на поддръжката разходи, предотвратяване на непланирани прекъсвания.

1971 да/bigstock.com

Колин Дж. Парис заявява, че когато говорим за „дигитални близнаци“, тази система работи на три етапа: виждане, мислене и правене. Етапът „виждане“ е за получаване на данни за ситуацията. Има два вида информация: оперативни данни (напр. точка на кипене) и данни за околната среда. Следващата стъпка, която Colin J. Parris условно нарича „мислене“, се дължи на факта, че на този етап „цифровият близнак“ може да предостави опции за различни заявки за това как най-добре да се действа в дадена ситуация или кои опции са за предпочитане за бизнес цели. Изкуственият интелект използва за анализ например историческа информация, прогнози за приходите и разходите и предоставя няколко опции, които се основават на рисковете и увереността, че тези предложения могат да ги намалят. Последната стъпка - „правене“ - е пряко свързана с изпълнението на това, което трябва да се направи.

1971 да/bigstock.com

Като се използва " цифрови близнаци", Например, може да видитеотвътре на проблема с физически обект.

При производство вече не е необходимо да виждаме например цялата турбина пред нас, за да открием дупка. Цифровата двойна технология ще ви позволи да видите проблема в реално време с помощта на компютърна визуализация.

Според Zvi Feuer, изпълнителен вицепрезидент по разработката на софтуер в Siemens, цифровият близнак е PLM решение по пътя към Industry 4.0.

Какви видове „цифрови близнаци“ вече съществуват?

Както казахме по-рано, „цифровите близнаци“ се използват активно в индустрията: частични близнаци (които са създадени за конкретна производствена част), продуктови близнаци (свързани с пускането на продукт, основната им цел е да намалят разходите за поддръжка) , близнаци на процеси (тяхната цел може да бъде например увеличаване на експлоатационния живот), двойни системи (оптимизиране на цялата система като цяло).

1971 да/bigstock.com

Според проучване и консултантска агенция в областта висока технология Gartner, в близко бъдеще стотици милиони „дигитални близнаци“ ще заменят човешкия труд. Някои компании вече използват това. Не е необходимо да има служител в персонала, който да диагностицира производствени проблеми. В реално време, с помощта на „цифрови близнаци“, можете да получите всички необходими данни и да сте готови да ремонтирате оборудването предварително.

Какво ще кажете за „цифровия близнак“ на самия човек?

chagpg/bigstock.com

За тези, които искат да имат приятел Терминатор, който мисли като вас, помага във всичко, е брат и приятел, имаме добри новини. Според футуриста и технолог Джон Смит такова бъдеще вече е близо. Той смята, че в близко бъдеще ще има т.нар софтуерни агенти, които предварително ще предсказват желанията и поведението на своето истинско копие и ще извършват някои действия за своя човешки двойник.

„Дигиталният близнак” ще може да прави покупки, да взема бизнес решения, да се занимава със социални дейности - като цяло ще може да прави всичко, за което понякога не ни достига време.

Освен това ще можем да прехвърлим цялата рутинна работа на нашия двойник. Освен това, според Джон Смит, нашите дигитални клонинги ще знаят нашите интереси, предпочитания, политически възгледи и, ако е необходимо, ще могат да ги защитят, тъй като ще имат по-пълен исторически контекст и ще виждат съвременната картина на света като дупка. И дори чувство на състрадание. Например „цифровият близнак“ ще покаже привързаност към нас, тъй като ще може да отгатне емоционалното ни състояние.

Всичко това звучи като сценарий на утопичен филм. Чувствам, че нещо не е наред. Какви са недостатъците на „цифровите близнаци“?

Недостатъците на цифровите близнаци са очевидни. На първо място възниква въпросът за нашата безопасност. Цифровите клонинги ще използват всички възможни ресурси, за да допълнят информацията за нас. Това са алгоритмите, които събират данни от акаунти социални мрежи, и личната ни кореспонденция, и всички документи и файлове, които по един или друг начин ни засягат. Разбира се, това не може да не е тревожно: както вече разбрахме, „цифровите близнаци“ са способни постоянно да се актуализират и подобряват. Ето защо една от основните задачи трябва да бъде създаването на правна рамка за определяне на „границите на допустимост“ на изкуствения интелект.

chagpg/bigstock.com

Въпреки това, не се паникьосвайте за това. Да вземем за пример Джон Смит: той остава оптимист и вярва, че „цифровите близнаци“ няма да заменят човечеството. Те просто ще станат различни версии на хора, които могат мирно да съжителстват с нас.

Ако намерите грешка, моля, маркирайте част от текста и щракнете Ctrl+Enter.

Една от обещаващите идеи на утрешния ден, засягаща всяко производство, е цифровото моделиране на активи: създаване на виртуални копия на реални обекти, които изглеждат и функционират точно по същия начин като техните прототипи. В Gazprom Neft „цифровите близнаци“ са тясно ангажирани в преработвателните предприятия на компанията и голяма част от тази иновативна технология вече е внедрена

От чертежи до 3D модели

Малко история. Хората винаги са имали нужда от чертежи и диаграми, от момента на първите изобретения - колелото и лоста, за да си предават информация за дизайна на тези устройства и правилата за тяхното използване. Първоначално това бяха примитивни рисунки, съдържащи само най-простата информация. Дизайнът обаче стана по-сложен, а изображенията и инструкциите по-подробни. Оттогава технологиите за визуализиране, документиране и съхраняване на знания за структури и механизми са изминали дълъг път. въпреки това за дълго времехартията остава основният носител за записване на инженерни идеи, а самолетът остава работното пространство.

През втората половина на ХХ век стана ясно, че обичайната армия от чертожници, въоръжени с чертожни дъски, вече не е в състояние да се справи с бързия растеж на индустриалното производство и сложността на инженерните разработки. Ускоряването на обработката на обемна и сложна информация (например технологична инсталация за атмосферна дестилация на нефт съдържа повече от 30 хиляди единици оборудване) изисква промяна в технологията на работа на дизайнери, дизайнери, строители, технолози, специалисти по експлоатация и поддръжка. Еволюция технически средствадизайнът взе нов обрат и в началото на 90-те години на миналия век системите за компютърно подпомагано проектиране - CAD - дойдоха в петролната индустрия. Първоначално те използваха 2D чертежи, а след това, в края на 2000-те, стигнаха до 3D.

Съвременните системи за проектиране позволяват на инженерите да извършват оформлението и проектирането на промишлени съоръжения в обемна форма, като вземат предвид всички ограничения и изисквания на производствения процес, както и изискванията за индустриална безопасност

Съвременните системи за проектиране позволяват на инженерите да планират и проектират промишлени съоръжения в обемна форма, като вземат предвид всички ограничения и изисквания на производствения процес, както и изискванията за индустриална безопасност. С тяхна помощ можете да създадете проектен модел на конкретна инсталация и правилно да поставите технологични и технически компоненти върху нея без противоречия и сблъсъци. Опитът показва, че чрез използването подобни системивъзможно е да се намали броят на грешките и несъответствията при проектирането и работата на различни инсталации с 2-3 пъти. Тази цифра е впечатляваща, когато вземете предвид, че за голямото промишлено оборудване броят на грешките, които трябва да бъдат коригирани по време на процеса на преглед на проекта, е хиляди.

От гледна точка на дизайнерите и строителите, използването на 3D модели позволява радикално подобряване на качеството на проектната документация и намаляване на времето за проектиране. Изграденият информационен модел на обекта се оказва полезен на етапа на експлоатация. Това е ново ниво на собственост върху индустриално съоръжение, при което персоналът може да получи всякаква информация, необходима за вземане на решение или изпълнение на задача в най-кратки срокове, въз основа на съществуващия модел. Нещо повече: когато след известно време се наложи модернизация на оборудването, бъдещите дизайнери ще имат достъп до цялата необходима информация, с история на ремонти и поддръжка.

Омски пилот

Сергей Овчинников,
Ръководител на отдел „Системи за управление“ в „Газпром нефт“.

Разработването и внедряването на система за управление на инженерни данни без съмнение е важна част от иновативното развитие на звеното за логистика, обработка и продажби. Функционалността, присъща на SUPRID, и потенциалът на системата ще позволят на звеното в частност и на компанията като цяло да станат лидери в цифровото управление на инженерни данни в нефтопреработката. Освен това това софтуере важен компонент от цялата линия от свързани ИТ системи, които представляват основата на BLPS Performance Management Center, който се създава в момента.

През 2014 г. Газпром Нефт стартира проект за създаване на система за управление на инженерни данни за нефтопреработвателни съоръжения - SUPRID. Проектът се основава на използването на технологии за 3D моделиране за проектиране, изграждане и поддръжка на индустриални съоръжения. Благодарение на тяхното използване се намалява времето, необходимо за създаване и реконструкция на нефтопреработвателни инсталации, повишава се ефективността и безопасността на тяхната работа и се намалява времето за престой на технологичното оборудване на завода. Внедряване модерна системауправление на инженерни данни за най-новата платформа Smart Plant for Owners/Operators (SPO) се осъществява от специалисти от отдела за системи за управление на звеното за логистика, обработка и продажби, както и от дъщерната компания ITSK и Автоматика Сервиз.

Чрез употреба автоматизирани системипроектиране, създаване на 3D модели на обекти, е възможно да се намали броят на грешките и несъответствията при проектирането и работата на различни инсталации с 2-3 пъти.

В края на миналата година беше успешно завършен пилотен проект за внедряване на функционалност на платформата и настройка на бизнес процеси за новореконструираната първична нефтопреработваща единица в Омската рафинерия - AT-9. Системата реализира функционалност за съхранение, управление и актуализиране на информация за инсталацията през целия й жизнен цикъл: от изграждането до експлоатацията. Заедно със системата бяха разработени нормативна и методическа документация, изисквания към проектанта и стандарти за управление на инженерни данни. „SUPRID е добър помощник в работата“, отбеляза Сергей Шмид, ръководител на инсталацията AT-9 в Омската рафинерия. - Системата ви позволява бързо да получите достъп до инженерна информация за всяко оборудване, да видите неговия чертеж и да изясните технически спецификации, локализирайте местоположението и направете измервания на 3D модел, който точно възпроизвежда действителната инсталация. Използването на SUPRID помага, наред с други неща, за обучение на нови специалисти и стажанти.

Как работи?

Задачата на системата SUPRID е да обхване всички етапи от жизнения цикъл на един технологичен обект. Започнете със събиране на инженерна информация във фазата на проектиране и след това актуализирайте информацията на следващите етапи - строителство, експлоатация, реконструкция, отразявайки текущото състояние на съоръжението.

Всичко започва с информация от проектанта, която последователно се предава и зарежда в системата. Изходните данни се състоят от: проектна документация, информация за функционалната, технологичната и строително-монтажната структура на съоръжението, интелигентни технологични схеми. Именно тази информация се превръща в основа информационен модел, което ви позволява незабавно да получавате целенасочена информация за строителните проекти и технологичната схема на инсталацията, което ви позволява за няколко секунди да намерите желаната позиция на технологичното оборудване, инструменталното оборудване на технологичната схема и да определите участието му в технологичния процес .

От своя страна, използвайки 3D дизайнерски модел на обект, зареден в системата, можете да го визуализирате, да видите конфигурацията на блоковете, пространственото разположение на оборудването, обкръжението със съседно оборудване и да измерите разстоянията между различните елементи на инсталацията. Формирането на оперативен информационен модел завършва чрез свързване на изградената документация и 2D и 3D модели „изградени“, които дават възможност за получаване на подробна информация за свойствата и техническите характеристики на всяко оборудване или негови елементи на етапа на експлоатация. По този начин системата е структуриран и взаимосвързан набор от всички инженерни данни на обект и неговото оборудване.

Роман Комаров,
Заместник-началник отдел „Инженерни системи“ в ITSK, мениджър „Развитие“ в SUPRID

След дългогодишна оценка на ползите от проекта и предварителна разработка, пилотната система беше внедрена за кратко време. Внедряването на SUPRID позволи на компанията да получи инструмент за управление на инженерни данни на съоръжения за рафиниране на нефт. Следващата глобална стъпка, към която постепенно ще се приближаваме, е формирането на цифров информационен модел на петролната рафинерия.

До момента в електронния архив на SUPRID вече са качени над 80 000 документа. Системата дава възможност за позиционно търсене на актуална информация за всеки тип оборудване, като предоставя на потребителя изчерпателна информация за всяка позиция, в т.ч. спецификации, габаритни размери, материален дизайн, конструктивни и работни параметри и др. „SUPRID“ дава възможност да видите всяка част от инсталацията в триизмерен модел или на технологична схема, да отворите сканирани копия на документи, свързани с тази позиция: работна, изпълнителна или оперативна документация (паспорти, актове, чертежи и др. ).

В електронния архив на SUPRID вече са качени над 80 000 документа. Системата ви позволява да извършвате позиционно търсене за актуална информация за всеки тип оборудване и да предоставяте на потребителя изчерпателна информация за всяка позиция.

Тази променливост значително намалява времето, изразходвано за достъп до актуална информация и нейната интерпретация, и ви позволява да избегнете грешки по време на реконструкцията и техническото преоборудване на съоръжението и подмяната на остаряло оборудване. "СУПРИД" помага за анализиране на работата на инсталацията и нейното оборудване при оценка на ефективността на работа, улеснява подготовката на промени в технологичните разпоредби, разследването на повреди, неизправности, аварии в съоръжението, обучението и обучението на оперативния персонал.

"SUPRID" е интегриран с др информационни системи BLPS и формира сингъл информационна средаинженерни данни, които, наред с други неща, ще станат основа за иновативния Unit Performance Management Center. Взаимоотношение с програми като KSU NSI ( корпоративна системауправление на регулаторна и справочна информация), SAP TORO (поддръжка и ремонт на оборудване), MS PSD (система за управление на проектна и разчетна документация) „TrackDoc“, Meridium APM, образува уникална интегрирана система за автоматизиране на процесите на управление на производствените активи на петролна рафинерия, което позволява да се увеличи икономическият ефект от тях споделянеЗа компанията.

Ефективност на проекта

За относително кратък период от време ИТ специалистите на Газпром Нефт успяха не само да овладеят тънкостите на платформата SPO, върху която е изградена системата за управление на инженерни данни, но и да създадат напълно нова инфраструктура за компанията, да разработят набор от регулаторни документи и в крайна сметка да се разработи качествено нов подход към изграждането на нефтопреработвателни съоръжения.

Още на ранен етап от проекта стана очевидно, че системата ще бъде търсена от оперативните служби и услуги на завода капитално строителство. Достатъчно е да се каже, че използването му спестява до 30% работно време за търсене и обработка техническа информацияза всеки обект. Когато „SUPRID“ е интегриран със системи за нормативна и справочна информация, поддръжка и ремонт на оборудване, проектно-сметна документация и други, стават достъпни текущи инженерни данни за бърза и качествена поддръжка на технологичното оборудване. Възможностите на системата позволяват и създаването на симулатор за експлоатационни услуги, което несъмнено ще повиши нивото на подготовка на техните специалисти. За отделите за капитално строителство на рафинерии системата ще се превърне в инструмент за проектиране на етапа на малки и средни ремонти. Този подход значително опростява наблюдението на хода на реконструкцията на промишлени съоръжения и подобрява качеството на ремонтите.

Очаква се направените инвестиции в внедряването на SUPRID да се изплатят за около 3-4 години. Това ще бъде възможно поради намаляване на времето за проектиране, по-ранно прехвърляне на инсталациите от етапа на въвеждане в експлоатация в промишлена експлоатация и в резултат на това увеличаване на обема на произведените готови продукти. Друго съществено предимство е ускоряването на подготовката и изпълнението на работите по поддръжката и изпълнението на реконструкцията и модернизацията на инсталациите чрез намаляване на времето, необходимо на оперативните служби на рафинерията за проверка на новата проектна документация и своевременно откриване на недостатъци и грешки в работата на проекта. и строителни предприемачи.

Програмата за внедряване на SUPRID е предназначена за периода до 2020 г. Той ще се използва за „дигитализиране“ както на съществуващи инсталации, така и за изграждане на нови съоръжения. В момента специалистите се подготвят за копиране на системата в Московската рафинерия.

Какво е цифров близнак?

Цифровият близнак е нова дума в моделирането и планирането на производството - единичен модел, който надеждно описва всички процеси и взаимоотношения както в отделно съоръжение, така и в рамките на цял производствен актив във формата виртуални инсталациии симулационни модели. Така се създава виртуално копие на физическия свят.

Използването на цифров близнак, който е точно копиереален актив, помага за бързо симулиране на развитието на събитията в зависимост от определени условия и фактори, намиране на най-ефективните режими на работа, идентифициране на потенциални рискове, интегриране на нови технологии в съществуващи производствени линии, намаляване на времето и разходите за изпълнение на проекта. Освен това цифровият близнак помага за идентифициране на стъпките за сигурност.

Съвременни технологииправят възможно изграждането на дигитални близнаци на абсолютно всеки производствен актив, било то петролна рафинерия или логистична компания. В бъдеще тези технологии ще позволяват дистанционно управление на целия производствен процес в реално време. На базата на цифровия близнак могат да се комбинират всички системи и модели, използвани за планиране и управление производствени дейности, което ще повиши прозрачността на процесите, точността и бързината на вземане на решения.

Цифровият близнак може да се разглежда и като електронен паспорт на продукт, който записва всички данни за суровини, материали, извършени операции, тестове и лабораторни изследвания. Това означава, че цялата информация, от чертежи и производствена технология до правила за поддръжка и изхвърляне, ще бъде дигитализирана и достъпна за четене от устройства и хора. Този принцип ни позволява да следим и гарантираме качеството на продуктите и да гарантираме тяхното ефективно обслужване.

Невронни мрежи, цифрови близнаци, изкуствен интелект. Технологиите на Индустрия 4.0 ще променят петролната индустрия до неузнаваемост

Архитектите на дигиталната ера

Обикновено се считат за най-технологично напредналите сфери информационни технологиии биомедицина. Съвсем различно е отношението към компаниите в традиционните индустрии като металообработването или производството и рафинирането на нефт. На пръв поглед те изглеждат консервативни, но много експерти ги наричат ​​главните архитекти на новата дигитална ера.

Индустриалните гиганти започнаха да автоматизират производствените процеси още в средата на 30-те години на миналия век. В продължение на много десетилетия хардуерът и софтуернепрекъснато се подобряваше и ставаше по-сложно. Автоматизацията на производствените процеси - например при рафинирането на нефт - отбеляза голям напредък. Работата на една модерна петролна рафинерия се следи от стотици хиляди сензори и инструменти, а доставките на гориво се следят в реално време от сателитни навигационни системи. Всеки ден средната руска рафинерия произвежда повече от 50 000 терабайта информация. За сравнение, 3 милиона книги, съхранявани в цифровото хранилище на Руската държавна библиотека, заемат стотици пъти по-малко - „само“ 162 терабайта.

Това са същите „големи данни“, или Голяма информация, е поток, съпоставим с информационното натоварване на най-големите сайтове и социални мрежи. Натрупаният масив от данни представлява уникален ресурс, който може да се използва в управлението на бизнеса. Но традиционните методи за анализ на информация вече не са подходящи за това. Работата наистина ефективна с такъв обем данни е възможна само с помощта на технологиите Industry 4.0. В контекста на променящата се икономическа парадигма, богатият индустриален „исторически опит” е сериозно предимство. Големите данни са в основата на изкуствения интелект. Способността му да учи, да разбира реалността и да предсказва процеси зависи пряко от количеството заредени знания. В същото време индустриалните компании имат мощна инженерна школа и активно участват във въвеждането и усъвършенстването на нови технологии. Това е още едно обстоятелство, което ги прави ключови играчи в „новата икономика“.

Най-доброто от седмицата

И накрая, местните индустриалци знаят цената на бизнес ефективността. Русия е страна на дълги разстояния. Често производствените активи се намират на голямо разстояние от потребителите. В тези условия е много трудно да се реагира бързо на пазарните колебания. Традиционните технологии позволяват спестяване на не повече от една десета от процента. Междувременно цифровите решения днес позволяват намаляване на разходите с до 10-15% на месец. Фактът е очевиден: в ерата на четвъртата индустриална революция този, който се научи да прилага най-ефективно новите технологии в контекста на натрупания опит, ще бъде конкурентен.

Петър Казначеев, директор на Центъра за икономия на ресурси, RANEPA: „Като първа стъпка към „интегрирана“ система с изкуствен интелект в нефта и газа, може да се обмисли „интелигентно“ управление и корпоративно планиране. IN в такъв случайможем да говорим за създаване на алгоритъм за дигитализиране на цялата ключова информация за дейността на компанията – от полето до бензиностанцията. Тази информация може да бъде изпратена до един автоматизиран център. Въз основа на тази информация, с помощта на методи на изкуствен интелект, могат да се направят прогнози и препоръки за оптимизиране на работата на компанията.“

Лидер на дигиталната трансформация

Осъзнавайки тази тенденция, индустриалните лидери в Русия и света преструктурират бизнес процесите, които са се развивали в продължение на десетилетия, въвеждайки технологии Industry 4.0 в производството, базирани на индустриалния интернет на нещата, изкуствения интелект и Big Data. Най-интензивната трансформация се извършва в нефтената и газовата индустрия: индустрията динамично се „дигитализира“, инвестирайки в проекти, които до вчера изглеждаха фантастични. Фабрики, управлявани от изкуствен интелект и способни да предвиждат ситуации, инсталации, които казват на оператора оптималния режим на работа – всичко това вече се превръща в реалност днес.

В същото време максималната задача е да се създаде система за управление на производството, логистиката, производството и продажбите, която да обедини „умните“ кладенци, фабрики и бензиностанции в една екосистема. В идеал цифров модел, в момента, в който потребителят натисне лоста на горивната дюза, анализаторите на компанията в оперативния център незабавно получават информация за това каква марка бензин се пълни в резервоара, колко масло трябва да бъде извлечено, доставено в завода и преработено, за да отговори на търсенето в определен регион. Досега нито една от руските и чуждестранни компании не е успяла да изгради такъв модел. Газпром нефт обаче е напреднал най-далеч в решаването на този проблем. В момента нейните специалисти изпълняват редица проекти, които в крайна сметка трябва да станат основа за създаване на единна платформа за управление на обработката, логистиката и продажбите. Платформа, която никой друг в света все още няма.

Цифрови близнаци

Днес рафинериите на Газпром Нефт са сред най-модерните в индустрията. Четвъртата индустриална революция обаче разкрива качествено нови възможности, като същевременно поставя нови изисквания към автоматизацията. По-точно говорим не толкова за автоматизация, колкото за почти пълна дигитализация на производството.

В основата на новия етап ще бъдат така наречените „цифрови близнаци“ - виртуални копия на рафинерийни инсталации. 3D моделите надеждно описват всички процеси и взаимоотношения, възникващи в реални прототипи. Те се основават на работата на изкуствения интелект, базиран на невронни мрежи. Дигитален близнак може да предложи оптимални режимиработа на оборудването, прогнозиране на неговите повреди, препоръчване на време за ремонт. Сред другите му предимства е възможността за постоянно обучение. Самата невронна мрежа намира грешки, коригира ги и ги запомня, като по този начин подобрява своята производителност и точност на прогнозата.

Основата за обучение на „дигиталния близнак“ е масив от историческа информация. Съвременните инсталации за рафиниране на петрол са толкова сложни, колкото и човешкото тяло. Стотици хиляди части, десетки хиляди сензори. Техническата документация за всяка инсталация заема помещение с размерите на актова зала. За да създадете „цифров близнак“, цялата тази информация трябва първо да бъде качена в невронна мрежа. След това започва най-трудният етап - етапът на обучение на изкуствения интелект за разбиране на инсталацията. Той включва показания от сензори и инструменти, събрани през последните няколко години от експлоатацията на централата. Операторът симулира различни ситуации, принуждава невронната мрежа да отговори на въпроса „какво ще се случи, ако промените един от работните параметри?“ - например подмяна на един от компонентите на суровините или увеличаване на енергийното захранване на инсталацията. Невронната мрежа анализира опита от минали години и, използвайки изчислителен метод, изключва неоптималните режими от алгоритъма и се научава да прогнозира бъдещата работа на инсталацията.

Най-доброто от седмицата

„Газпром нефт“ вече напълно „дигитализира“ два промишлени комплекса, участващи в производството на автомобилно гориво – инсталация за хидроочистка за каталитичен крекинг на бензин в Московската петролна рафинерия и инсталация, работеща в петролната рафинерия на компанията в Омск. Тестовете показват, че изкуственият интелект е в състояние едновременно да вземе предвид огромен брой параметри на своите „цифрови близнаци“, да взема решения и да уведомява за възможни отклонения в работата дори преди момента, в който проблемът заплашва да се превърне в сериозен проблем.

В същото време Газпром Нефт тества цялостни решения, които ще сведат до минимум въздействието човешки факторв мащаба на цялото производство. Подобни проекти в момента се изпълняват в заводите за битум на компанията в Рязан и Казахстан. Успешните решения, открити експериментално, могат впоследствие да бъдат мащабирани до нивото на големи рафинерии, което в крайна сметка ще създаде ефективна платформа за цифрово управление на производството.

Николай Легкодимов, ръководител на консултантската група за напреднали технологии в KPMG в Русия и ОНД:„Решенията, които симулират различни компоненти, възли и системи, са известни и използвани от доста дълго време, включително в нефтената и газовата индустрия. За качествен скок можем да говорим само когато е постигната достатъчна широта на покритие на тези модели. Ако успеем да комбинираме тези модели помежду си, да ги обединим в цяла сложна верига, тогава това наистина ще направи възможно решаването на проблеми на напълно ново ниво - по-специално да симулираме поведението на системата в критични, нерентабилни и просто опасни условия на работа. За тези области, където преоборудването и модернизацията на оборудването са много скъпи, това ще позволи предварително тестване на нови компоненти.

Управление на ефективността

В бъдеще цялата верига за добавена стойност в блока за логистика, рафиниране и продажби на Газпром Нефт ще бъде обединена от единна технологична платформа, базирана на изкуствен интелект. „Мозъкът“ на този организъм ще бъде Центърът за управление на ефективността, създаден преди година в Санкт Петербург. Тук ще тече информация от „дигиталните близнаци“, тук ще се анализира и тук, въз основа на получените данни, ще се вземат управленски решения.

Вече днес, в реално време, повече от 250 хиляди сензора и десетки системи предават информация към Центъра от всички активи на компанията, включени в периметъра на блока за логистика, рафиниране и продажби на Газпром Нефт. Всяка секунда тук пристигат 180 хиляди сигнала. На човек ще му отнеме около седмица само за да види тази информация. Дигиталният мозък на Центъра прави това моментално: в реално време следи качеството на продуктите и количеството на петролните продукти по цялата верига – от изхода от рафинерията до крайния потребител.

Стратегическата цел на Центъра е да повиши радикално ефективността на низходящия сегмент, използвайки технологиите и възможностите на Индустрия 4.0. Тоест, не става въпрос само за управление на процесите – това може да се направи в рамките на традиционните системи, а за правенето на тези процеси по-ефективни: чрез прогнозни анализи и изкуствен интелект на всеки етап от бизнеса, намаляване на загубите, оптимизиране на процесите и предотвратяване на загуби.

В близко бъдеще Центърът трябва да се научи да решава няколко ключови проблема, които влияят върху ефективността на управлението на бизнеса. Това включва прогнозиране на бъдещето 60 дни предварително: как ще се държи пазарът след два месеца, колко петрол ще трябва да се преработи, за да се задоволи търсенето на бензин в настоящия момент, в какво състояние ще бъде оборудването, дали инсталации ще могат да се справят с предстоящото натоварване и дали имат нужда от ремонт. В същото време през следващите две години Центърът трябва да достигне 50% капацитет и да започне да наблюдава, анализира и прогнозира количеството запаси от петролни продукти във всички петролни бази и горивни комплекси на компанията; автоматично следи повече от 90% от производствените параметри; анализира надеждността на повече от 40% от технологичното оборудване и разработва мерки за предотвратяване на загуби на петролни продукти и намаляване на тяхното качество.

До 2020 г. Газпром Нефт си поставя за цел да достигне 100% от възможностите на Performance Management Center. Сред посочените показатели са анализ на надеждността на цялото оборудване, предотвратяване на загуби в качеството и количеството на продуктите и прогнозно управление на технологични отклонения.

Дария Козлова, старши консултант във VYGON Consulting:„Като цяло интегрираните решения носят значителни икономически ползи за индустрията. Например, според оценките на Accenture, икономическият ефект от дигитализацията може да възлезе на над 1 трилион долара. Ето защо, когато говорим за големи вертикално интегрирани компании, внедряването на интегрирани решения е много оправдано. Но е оправдано и за малките компании, тъй като повишаването на ефективността може да освободи допълнителни средства за тях чрез намаляване на разходите, повишаване на ефективността на управление на оборотния капитал и т.н.

Обсъдете 0