«Цифровой двойник» является виртуальной моделью сложного технологического комплекса, такого как производственная линия, электростанция, участок производства, хладоустановка и т. д.. Виртуальная модель автоматически собирает, вводит, анализирует и выводит информацию со своего прототипа. Это даёт возможность своевременно выявлять проблемные зоны, оптимизировать сроки и стоимость ремонтов, более рационально использовать ресурсы. Расчетная модель агрегатов и сооружений, обладает высокой степенью детализации и приближения к натурным данным. Проект внедрения "цифрового двойника" предполагает добавление автоматических систем сбора и обработки информации, датчиков, измерителей, анализаторов и т. д.. На основе полученных телеметрических данных с датчиков, инструкций по эксплуатации, ретроспективной информации о ремонтах и инцидентах конкретного агрегата или модуля, а так же ручного ввода необходимых дополнительных параметров формируется предиктивный анализ оборудования позволяющий предсказывать состояние конкретного узла или агрегата в ближайшем будущем, своевременно предупредить о возможности возникновения поломки или о необходимости ремонта. Например, небольшие скачки напряжения, отклонения в числе оборотов в минуту, выход температуры за допустимые значения, повышенная вибрация, задержки при запуске агрегата, непонятный шум или постукивание, минимальные изменения углов конструкций — по подобным признакам можно понять, что скоро случится поломка и необходимо принять решение о ремонте или внеплановой проверке оборудования
Преимущества предиктивной аналитики:
| повышение готовности оборудования за счёт сокращения времени ремонта при одновременном снижении общих ремонтных затрат за счёт качественного и своевременного прогнозирования ремонтных работ; | |
| исключение отказов (то есть объём выполняемых работ также уменьшается); | |
| возможность гибкого управления рисками и потерями производства за счёт расширения горизонта планирования при принятии решений |
Основные этапы работ по внедрению виртуальной модели технологического комплекса, повторяющей его ключевые характеристики и состояния при разных условиях эксплуатации
1. Определение функциональных требований к системе
На этом этапе собираются функциональные требования к будущему "цифровому двойнику". Определяются основные функциональные блоки. Глубина и детализация виртуальной модели. Параметры настроек системы, возможности изменения параметров, масштабирования и тиражирования узлов и агрегатов, возможности доработки системы. Результатом этого этапа является документ, описывающий все необходимые требования к программному продукту, особенности поведения системы с учётом специфики, отражающий потребности обслуживающего и контролирующего персонала. Описываются требования к интерфейсам системы, отчётным формам, требования к интеграции со смежными системами.
2. Подготовка технического задания
На этом этапе системные аналитики совместно с архитектором системы формулируют требования к разработке и настройке на основе выявленных функциональных требований. Описывается порядок, методика разработки, формулируется требования к техническому выполнению работ, типам, моделям и схемам размещения измерительного и диагностического оборудования. Описываются частные технические задания на разработку и настройку. Результатом этого этапа является документ «Техническое задание», описывающий все технические работы связанные с установкой оборудования, созданием программного продукта и т. д.
3. Настройка и внедрение системы по функциональным блокам.
На этом этапе осуществляется разработка и настройка функционала, устанавливается, подключается и настраивается оборудование на узлы и агрегаты, настраивается сбор информации с датчиков и измерителей, разрабатываются интерфейсы системы, механизмы интеграции, отчётные формы в соответствии с техническими заданиями. Все изменения контролируются и верифицируются архитектором системы и системным аналитиком. Так же осуществляется первичное тестирование.
4. Тестирование системы.
На этапе тестирования аналитики готовят контрольные примеры по сквозному выполнению технологических процессов на основе реальных данных, тестовые стенды, моделирует реальные кейсы с учётом специфики. Проводит демонстрацию участникам рабочей группы со стороны заказчика. Осуществляет совместно с ключевыми пользователями заказчика тестирование функционала, фиксирует замечания заказчика, в случае необходимости, по итогам тестирования, вносит корректировки в первоначальные требования и техническое задание. Результатом этого этапа является документ "Акт приёмо-сдаточных испытаний" описывающий результат тестирования и содержащий реестр замечаний.
5. Доработка по итогам тестирования.
На этом этапе осуществляется устранение замечаний и реализация дополнений выявленных в процессе тестирования.
6. Настройка интеграций.
На этом этапе осуществляется настройка автоматических загрузок, обменов данными со смежными учётными и производственными системами.
7. Обучение пользователей.
На этапе обучения пользователей аналитик готовит инструкции по эксплуатации системы, в случае необходимости составляет регламенты технологических-процессов. Проводит очные или online обучающие занятия. Показывает, объясняет и демонстрирует работу функционала всем пользователям, которые в дальнейшем будут эксплуатировать систему "Цифровой двойник". Так же выделяется определённое время (как правило от недели до месяца) на самостоятельное изучение функционала пользователями в соответствии с регламентами и инструкциями. В случае необходимости проводится тестирование персонала на умение отразить те или иные производственные операции в системе. Результатом этого этапа является документ "Протокол обучения" фиксирующий факт прохождения обучения пользователями.
8. Начало работы в системе, опытно-промышленная эксплуатация.
На этом этапе осуществляется работа в системе, полномасштабная эксплуатация системы и оборудования. На этом этапе ведётся активная поддержка пользователей аналитиками. Так же в процессе ОПЭ могут быть выявлены замечания и дополнения к системе, которые фиксируются аналитиком, составляется реестр замечаний и дополнений. Результатом этого этапа является документ "Акт об опытно-промышленной эксплуатации" описывающий результат эксплуатации и содержащий реестр замечаний и дополнений если такие будут выявлены.
9. Доработка и донастройка системы после опытно-промышленной эксплуатации.
На этом этапе оперативно проводится донастройка системы и устранение замечаний выявленных по итогам ОПЭ. Результатом этого этапа является документ "Акт об устранении замечаний".
10. Передача в промышленную эксплуатацию.
На этом этапе система передаётся в эксплуатацию без каких-либо ограничений, а так же передаётся пакет инструкций и регламентов. Результатом этапа является "Акт о передачи в промышленную эксплуатацию".
