15.04.2021 12:27
Аналитика.
Просмотров всего: 15308; сегодня: 1.

ГК «ПЛМ Урал»: зачем нужны цифровые двойники?

ГК «ПЛМ Урал»: зачем нужны цифровые двойники?

Одним из главных мировых трендов цифровизации промышленности является создание цифровых двойников, которые позволяют увидеть продукт, услугу или работу производства еще на этапе планирования. О появлении виртуальных прототипов и эффективности их применения на практике в компании ГК «ПЛМ Урал» рассказывает директор группы компаний Владимир Власов.

«Цифровой двойник появился как результат развития компьютерных систем инженерных расчетов. Эти результаты использовались конструкторами для проверки своих решений. В начале речь шла о расчетах критичных узлов, но постепенно мы смогли расширить их практически на все процессы, протекающие внутри изделия, включая внутреннее взаимодействие.

Таким образом, объединив все получаемые нами данные в одной среде и соединив их с геометрическими моделями деталей и узлов, мы получили виртуальный образ изделия и возможность моделировать его поведение в разных условиях эксплуатации, проверять на прочность все узлы, отрабатывать режимы работы изделия на критических режимах и так далее.

То, что раньше делалось с реальным прототипом, к примеру, автомобиль разбивался о бетонный блок, теперь можно отследить на мониторе компьютера, не тратя время и деньги на изготовление физического прототипа. А это значит, что, имея цифровую модель, мы можем провести полный комплекс испытаний изделия, не покидая пределы конструкторского бюро. Уже по результатам этих испытаний можно внести корректировки в процессы, исправить ошибки и отладить режимы эксплуатации. Это и называется цифровой прототип, который служит конструкторам.

Далее начинается процесс изготовления реального изделия, которое отправляется к пользователю (заказчику), например, в виде установки турбины гидроэлектростанции. В этот момент встает очередной вопрос: можем ли мы использовать наш цифровой прототип во время эксплуатации изделия, ведь он может показать то, что происходит в месте, не всегда нам доступном? Например, какой-то датчик демонстрирует незапланированное повышение температуры или вибрацию на объекте, а прототип моделирует эту ситуацию и подсказывает нам, что происходит. На деле оказывается, что использование цифрового двойника в процессе эксплуатации сопровождается рядом сложностей.

Первая проблема заключается в том, что такой цифровой двойник требует больших вычислительных ресурсов. На начальном этапе мы использовали сложные программы конечно-элементного анализа, требующие часов, дней и даже недель, отведенных на расчеты. Пока мы конструировали изделие, у нас не было ограничений по времени, но в период эксплуатации мы не обладаем столькими временными запасами на получение конечных результатов. Чтобы удовлетворить требованиям быстрого отклика нам предстоит преобразовывать сложные модели прототипа в более простые быстродействующие модели.

Еще одна сложность — изменение состояния изделия в процессе его эксплуатации. Если прототип подразумевает идеальное состояние выпущенного продукта, то в реальности происходит износ деталей изделия и их замена, поэтому для каждого экземпляра готовятся индивидуальные математические модели под фактические параметры. Например, в случае износа подшипников нужно закладывать вероятность роста зазора в соединении.

Наконец, третьей особенностью создания и использования цифрового двойника в процессе эксплуатации является интерфейс пользователя. Если инженерные расчеты для конструктора проводят квалифицированные инженеры-расчетчики, владеющие технологиями построения моделей, то оператор, той же турбины, не обладает такой квалификацией. Это значит, что для него необходимо разработать достаточно простой и понятный интерфейс, который позволит оператору контролировать процесс моделирования.

Таким образом, упростив виртуальные модели, настроив их под фактические параметры, создав интерфейс пользователя и объединив этот программный комплекс через датчики с конкретным физическим объектом, мы получаем готового и эффективного цифрового двойника.

Что он изменит и какую пользу принесет? Прежде всего — более полный контроль всех процессов, происходящих в ходе эксплуатации изделия. Например, цифровой двойник сможет отслеживать ситуацию даже в тех местах, где невозможно установить датчики. И это важно, главным образом, для сложных промышленных объектов, чтобы исключить катастрофические последствия, связанные с риском возникновения аварий.

Еще одна практическая ценность цифровых двойников заключается в переходе от планового обслуживания, когда замена узлов ведется по фиксированному графику, к обслуживанию по результатам полученных данных о фактическом состоянии изделия. Это, в свою очередь, позволит сэкономить время и ресурсы.

Цифровой двойник, в конечном счете, позволяет предприятиям проигрывать разные ситуации, моделировать критические режимы эксплуатации и предсказывать поведение изделия в нестандартных условиях. А это значит, работать на опережение и предупреждать риски», — говорит директор ГК «ПЛМ Урал» Владимир Власов.

Тематические сайты: Промышленность, Цифровая трансформация
Сайты стран: Россия

Ньюсмейкер: ПЛМ Урал — 15 публикаций
Поделиться:

Интересно:

Новым географическим объектам Заполярья присвоят имена
08.10.2024 17:56 Новости
Новым географическим объектам Заполярья присвоят имена
Более 70 безымянным географическим объектам в Мурманской области, которые вовлечены в развитие туризма, промышленных кластеров и особо охраняемых природных территорий, намерены присвоить имена. Об этом сообщила начальник штаба экспедиции "Чистая Арктика - Восток - 77" Оксана Толстых по итогам...
Подвиг святой княгини Ольги и историческая судьба России
08.10.2024 15:55 Аналитика
Подвиг святой княгини Ольги и историческая судьба России
Святая Ольга – равноапостольная благоверная княгиня. Равноапостольная, потому что проповедовала Христа в пределах России. Проповедовала не только своим примером крещения, которому, конечно, последовали многие, как было принято следовать за своим князем, княгиней. Народная память долго хранила и...
Швейцарский поход Суворова и его чудо-богатырей
08.10.2024 09:03 Новости
Швейцарский поход Суворова и его чудо-богатырей
Я отдал бы все свои победы за один Швейцарский поход Суворова. Маршал Массена Швейцарский поход русских войск под командованием Александра Васильевича Суворова (10 (21) сентября — 27 сентября (8 октября) 1799 года) стал выдающимся переходом армии через Альпы. Это...
Ученые узнали, кто устроил «нулевую мировую войну»
07.10.2024 13:02 Аналитика
Ученые узнали, кто устроил «нулевую мировую войну»
Об одном из самых первых сражений в Европе стало известно не так давно. По меркам бронзового века, событие в долине реки Толлензе было весьма масштабным — тысячи участников, как минимум сотни жертв. Однако до сих пор не ясно, кто с кем бился и почему. Новое открытие приближает к ответу, а также...
О легендарных Героях Советского Союза расскажет документальный сериал
07.10.2024 10:15 Новости
О легендарных Героях Советского Союза расскажет документальный сериал
В сети «Интернет» опубликованы первые серии документально-анимационного проекта «Звезда Героя», который создан при поддержке АНО «Институт развития интернета». В роликах рассказывается о Героях Советского Союза, которые совершили подвиги в годы Великой Отечественной войны. Всего проект...