Я — Александр Никитин, руководитель направления цифровых двойников UMNO.digital (ГК «НефтеТрансСервис»). В этой статье продолжу рассказывать о цифровых двойниках, а именно об их применении в различных отраслях промышленности, и поделюсь несколькими реализованными кейсами.

Ранее я уже писал о том, что такое цифровой двойник. Цель этой статьи — на конкретных примерах показать, как цифровые двойники могут эффективно применяться для промышленности и логистики.

Для начала немного контекста

• В последнее время с ростом цифровизации предприятий в различных отраслях можно наблюдать заметный скачок в развитии и использовании цифровых двойников.

• По данным исследования Accenture, в 2021 году 18% представителей ведущих мировых бизнесов заявили, что используют ЦД в своих процессах. Еще 24% — уже тестируют технологию.

• Если говорить про Россию, то 250 ведущих российских предприятий перейдут на технологии ЦД к 2024 году (по данным ассоциации «Технет»).

Где применяют цифровые двойники

ЦД активно используются практически во всех отраслях промышленности: в машиностроении, авиастроении, в сфере добычи и переработки ресурсов, в частности в ТЭК. Например, в нефтяной и газовой промышленности применяются цифровые двойники месторождений. Они позволяют инженерам анализировать работу месторождения и оптимизировать его производственный процесс.

Технология ЦД также даёт возможность воспроизводить различные ситуации, которые могут возникать на производстве. Это позволяет подбирать наиболее адекватные сценарии проведения технологических процессов, чтобы избежать сбоев и аварийных ситуаций.

На одном из европейских нефтеперерабатывающих предприятий система предиктивной аналитики Schneider Electric позволила предсказать сбой большого компрессора за 25 дней до того, как он случился. Это сэкономило компании несколько миллионов долларов.

В металлургии и химической промышленности использование цифровых двойников позволяет минимизировать риски и увеличить эффективность работы предприятий.

Например, некоторые металлургические комбинаты используют имитационные модели для раскрытия специфики функционирования электросталеплавильных цехов в зависимости от операционного периода.

В то же время важно отметить, что сфера применения виртуальных двойников не ограничивается промышленностью. Их можно встретить в ритейле, медицине, строительстве. Область применения будет расширяться вслед за созданием новых математических моделей.

Эффективно также использование двойников для транспортной и логистической отрасли. По данным исследования McKinsey, применение ЦД в логистических‑складских комплексах позволяет сократить уровень капитальных затрат до 10%, а последующих операционных — до 30%.

В целом, использование цифровых двойников является очень важным инструментом для оптимизации работы различных объектов. Они позволяют инженерам анализировать и оптимизировать работу процессов и систем в реальном времени, что позволяет сократить затраты на производство и повысить эффективность работы предприятий.

Кейсы разработки цифровых двойников

1. Цифровой двойник транспортной инфраструктуры обогатительной фабрики

Этот проект мы делали в компании UMNO.digital по заказу оператора, который отвечает за транспортно-логистическое обслуживание фабрики.

Задачи

• получить платформу для оперативной и точной оценки изменений (будь то инвестпроект или изменение логики маневровых работ)

• показать преимущество данного оператора перед конкурентами, его инновационный подход и ориентированность на постоянное развитие.

Платформа

Мы использовали AnyLogic. Это одно из ведущих решений для разработки ЦД, платформа сочетает удобный встроенный функционал с возможностью расписать сложную логику с помощью программного кода.

Сложности

По ходу проекта мы столкнулись с рядом сложностей в части получения достоверной информации относительно логики маневровых работ и реальной длительности операций. Успеха удалось добиться благодаря постоянной валидации/верификации модели («мы все сделали по вашей информации, а результаты получаются не те – в чем дело?») и активному взаимодействию с сотрудниками клиента.

Результат

С помощью цифрового двойника был с высокой точностью посчитан эффект более 100 различных комбинаций инвестпроектов, что представляет огромную ценность при формировании инвестпрограммы на следующий период.

Несмотря на то, что проект завершен и его задачи выполнены, цифровой двойник продолжает приносить пользу компании. Регулярно возникают новые гипотезы, которые требуется быстро и точно протестировать, а также инвестпроекты, целесообразность который требуется оценить и т.д. Заказчик продолжает использовать его для самостоятельного анализа.

2. Цифровой двойник морского порта

Крупный порт на юге России испытывал проблемы с качеством сменно-суточного планирования и оптимизацией загрузки мощностей. Компания обратилась к нашим экспертам с запросом на разработку инструмента для поддержки принятия более точных и взвешенных решений.

Задачи

• повышение точности сменно-суточного планирования

• расчет пропускной способности порта и оценка целесообразности заключения новых договоров на дополнительные объемы перевалки.

Платформа

Как и в предыдущем проекте мы использовали AnyLogic.

Сложности

Одной из проблем, с которой мы столкнулись по ходу проекта, была низкая степень цифровизации процесса составления сменно-суточного плана. Все вводные диспетчер получал на физических распечатках и вручную заполнял файл ССП на очередные сутки. Это отнимало очень много времени, а также создавало массу возможностей для ошибок («человеческий фактор»). В ходе обсуждения с клиентом мы договорились, что после разработки двойника выполним дополнительный блок работ по автоматизации сбора данных и занесении их в модель.

Результат

Цифровой двойник передан клиенту для ежедневного использования при составлении сменно-суточного плана. Его использование позволило повысить среднесуточные объемы перевалки (и, как следствие, выручку) на 4%, а также выявить потенциал для заключения дополнительных договоров и увеличения контрактных объемов на 3.10%.

3. Цифровой двойник угольного карьера

Одна из ведущих горнодобывающих групп в СНГ испытывала проблемы с качеством планирования на одном из принадлежащих ей угольных карьеров. Регулярно не выполнялись планы по извлечению вскрыши (пустая порода, покрывающая залежи полезного ископаемого и вынимаемая при его добыче открытым способом), что вело к срыву планов по добыче угля. Для решения данной проблемы группа обратилась к нашим экспертам для оказания услуг по имитационному моделированию процессов извлечения вскрыши в карьере.

Задачи

• Точное прогнозирование объемов извлечения вскрыши

• Оценка эффекта введения в эксплуатацию дополнительного комплекса дробильных установок, конвейеров и отвалообразователей

• Определение оптимального количества самосвалов и экскаваторов

• Анализ узких мест по переделам, включая декомпозицию потерь производительности на каждом переделе

• Определение оптимальной

Платформа

AnyLogic.

Сложности

В ходе проекта столкнулись с тем, что по некоторым операциям нормативные значения длительности устарели и не соответствовали действительности. Для того, чтобы максимально точно отразить реальность в цифровом двойнике, сотрудники клиента с секундомером замеряли реальную длительность операций для использования в модели.

Результат

Цифровой двойник передан клиенту и активно используется для корректировки параметров управления запасами запчастей и оценки различных инвестиционных инициатив. Его использование позволило точно оценить эффект масштабного проекта по увеличению мощностей, а также свести к минимуму простои техники из-за отсутствия запчастей.

Очевидно, что использование цифровых двойников имеет множество практических преимуществ для промышленности и логистики. Они могут использоваться для оптимизации производственных процессов, улучшения эффективности работы оборудования, снижения затрат на производство, повышения качества продукции и многого другого.  О том, как именно можно использовать ЦД для повышения операционной эффективности производственных активов я расскажу в следующем материале.