вул. Політехнічна 6
НН ІАТЕ, корпус №5, 8 поверх, 801 кабінет
Переклад статті Lean Digital Twin Pieter van Schalkwyk, співголови групи Natural Resources Work в Digital Twin Consortium, автора книги “Розробка промислових цифрових двійників”, CEO XMPRO – компанії, що пропонує цифрову платформу та рішення для створення цифрових двійників
У першій частині публікації ми описали основні принципи підходу ощадливого стартапу та як їх можна застосувати до створення цифрових двійників. А в цій статті ми розглянемо практичне застосування цього підходу до розробки ощадливого цифрового двійника.
Перший етап підходу зводить до мінімуму зусилля щодо розробки, так як зосереджується на визначенні ключових проблем бізнесу, які можна вирішити за допомогою цифрових двійників, описавши загальне рішення у простій для сприйняття формі. У методології ощадливого стартапу це називається етапом відповідності проблеми та рішення.
Другий етап підходу визначає мінімально життєздатного цифрового двійника (Minimum viable digital twin, MVDT) на основі формулювання проблеми та рішення з попереднього етапу. MVDT використовується для перевірки та верифікації припущень і гіпотез, зроблених під час формулювання проблеми. MVDT може пройти кілька ітерацій, доки покаже відповідність цифрового двійника потребам бізнесу. Це випливає з відповідності продукту ринку у методології ощадливого стартапу. Найкраще це досягається за допомогою інструментів гнучкої розробки, які дозволяють експертам у предметній галузі швидко змінювати елементи MVDT.
Як тільки гіпотеза MVDT перевірена та підтверджена, цифровий двійник може масштабуватися до повного виробництва та життєвого циклу.
Ці перші два етапи зосереджені на ітераційному підтвердженому навчанні і потенційній зміні програми цифрового близнюка в міру появи нового знання.
Найкраще ощадливий цифровий двійник будувати описаними нижче послідовними кроками.
Описаний тут підхід до встановлення пріоритетів проходить у дві стадії, щоб, по-перше, ранжувати кілька ініціатив в організації, які можуть отримати вигоду від цифрових двійників, та, по-друге, ранжувати приклади використання активів або процесів, які працюють разом як система. Перша вправа визначення пріоритетів фокусується на визначенні тієї системи, на якій потрібно буде зосередитися. Інша вправа визначає пріоритети варіантів використання для групування активів, які можуть обслуговуватися одним цифровим двійником.
Прикладами можуть бути пакувальна лінія для товарів повсякденного вжитку, свердловина в нафто-газовій галузі, роботизована складальна лінія на виробництві, магістральний конвеєр в обробному чи переробному заводі гірничовидобувної галузі.
В обох вправах застосовується однаковий підхід, і початкову матрицю пріоритетів можна опустити, якщо компанія чітко розуміє систему, яка може отримати користь від цифрового двійника. Однак рекомендується все-таки виконати вправу визначення пріоритетів, щоб переконатися, що розглядаються реальні бізнес-проблеми. Досвід авторів показує, що організаційні упередження часто впливають на вибір кандидатів для цифрових двійників, а підхід матриці пріоритетів допомагає підсвітити результативні проекти.
Мета полягає в тому, щоб створити потенційно спростовну гіпотезу, щоб перевірити бізнес-проблему, яку вирішуватиме цифровий двійник. «Циклонні насоси є причиною 30 годин простою щомісяця» – це приклад такої гіпотези. Її можна перевірити під час спілкування та семінарів пошуку відповідності проблеми та рішення.
Процес ранжування враховує і вплив на бізнес й технічну готовність проєкту цифрового двійника.
Високорівневі бізнес-результати в структурі визначення пріоритетів є основою для оцінки та узгодження впливу на бізнес конкретного випадку використання. Процес пріоритезації починається зі списку потенційних варіантів використання цифрового двійника і ранжування для кожного бажаного бізнес-результату на основі їх впливу на бізнес. Показники впливу на бізнес вибираються відповідно до стратегічних цілей організації. Їх часто називають рушійними силами бізнесу в програмах цифрової трансформації.
Щоб уникнути ступору аналізу, для встановлення рейтингової матриці використовується проста методологія високого, середнього та низького балів. Найкраще це робити з представниками бізнесу, IT та OT під час робочої зустрічі. Після оцінки впливу на бізнес для кожного сценарію оцінюється його технічна здійсненність (або складність), знову ж таки без надмірного аналізу чи заглиблення в технічні деталі. Це підхід «зверху вниз», і навіть якщо інформація з методів розробки надійності, як-от FMEA, може бути корисним індикатором, важливо стежити, щоб це не переросло в сеанс розробки технічних характеристик чи вимог. Оцінка впливу виконується на основі стратегічних факторів бізнесу, таких як безпека, час простою, якість, пропускна здатність, вартість тощо.
Наприклад, застосовуються такі критерії технічної оцінки: (1) складність OT, (2) складність ІТ, (3) аналітика, (4) складність системи та (5) готовність проекту. Критерії технічної оцінки можна налаштувати відповідно до вимог бізнесу, але для цього прикладу критерії стосуються типової промислової установки.
Складність OT та IT описується з точки зору доступності, точності, затримки та географічного розташування. Аналітика описується з точки зору зрілості, складності (прогностична та когнітивна аналітика) і застосування бізнес-правил або фізичних моделей. Складність системи залежить від інфраструктури розгортання (граничної, локальної та хмарної) та географічних обмежень. Готовність проекту оцінюється за наявністю профільних спеціалістів та технічних ресурсів.
Як правило, корисно визначити «порядок величини» фінансових показників, щоб узгодити високорівневий вплив кожного нового стану або сценарію. Мета полягає не в тому, щоб точно визначити цінність бізнес-кейсу, а в тому, щоб отримати згоду на високому рівні між різними зацікавленими сторонами щодо потенційного впливу кожного сценарію. У цьому прикладі використовується шкала (1) понад 100 тис. доларів США, (2) понад 1 млн. доларів США або (3) понад 10 млн. доларів США.
Цей «порядок величини» візуально представляється на бульбашковій діаграмі з оцінками впливу на бізнес і технічної готовності як двох основних показників. Середньозважені значення кожного з показників розміщуються на графіку, який розділений на чотири квадранти. Розмір бульбашки визначається величиною економічного ефекту. Чотири квадранти представляють готовність бізнесу до кожного зі сценаріїв цифрового двійника. Правий верхній квадрант «Зробити зараз» означає високий вплив на бізнес і високий рівень технічної готовності.
Можливості у верхньому правому куті квадранта з найбільшим розміром бульбашки часто представляють проекти цифрових двійників з найвищою ймовірністю успіху для всіх зацікавлених сторін.
Цей підхід забезпечує загальне розуміння очікуваних бізнес-результатів і потенційних технічних проблем у досягненні мети. Це формує основу для більш детального аналізу проектів з високою ймовірністю успіху. Копію Матриці пріоритетів можна завантажити в Lean Digital Twin Kit. При використанні ітераційного підходу, коли сценарії цифрових двійників спочатку розглядаються на загальному бізнес-рівні, рейтинг забезпечить виявлення процесу або системи з найвищим пріоритетом, які, у свою чергу, розбиваються на підсистеми, компоненти або активи, що ранжуються на основі цього ж процесу.
У сценарії пакувальної лінії для товарів повсякденного вжитку початкове ранжування може бути зроблено для таких бізнес-сфер, як обробка сировини, виробничі процеси, наповнення та пакування, а також доставка. Якщо наповнення та пакування буде визначено як найкращу можливість «Зробити зараз», то подальша вправа може ранжувати сценарії цифрових подвійників для наповнення/упакування, маркування, малювання, пакування та палетування. Це дозволить визначити випадки використання цифрових технологій з найвищою ймовірністю успішного вирішення нагальних бізнес-проблем.
Тривалість цих сеансів має бути обмеженою 90 хвилинами, оскільки для подальшого аналізу знадобиться більше деталей. Але мета полягає в тому, щоб бути ощадливими та зменшити витрати, у тому числі часу.
Результатом кроку 1 є перелік пріоритетних сценаріїв цифрових двійників для проблем, які варто вирішити.
Сподобалася друга частина публікації? Нумо до третьої!
Вимірювальні сенсори тиску JUMO CEROS S02 M і C02 M є активними компонентами з вбудованим пристроєм формування сигналу, які вже з моменту виходу з заводу забезпечують температурно-компенсований і відкалібрований цифровий вихідний сигнал для значень тиску і температури. Вони особливо підходять для застосувань у системах вимірювання з низьким енергоспоживанням.
Ще однією особливістю сенсорів для вимірювання тиску є їхнє надзвичайно низьке споживання струму та низьке споживання енергії. Це робить їх ідеальними кандидатами на застосування у системах з низьким енергоспоживанням, таких як, наприклад, портативні пристрої з батарейним живленням.
Оскільки JUMO CEROS S02 M і C02 M поставляються повністю відкаліброваними та попередньо відрегульованими, додаткове обладнання для вводу цих пристроїв в експлуатацію, таке як кліматичні шафи або системи калібрування, більше не потрібні. Це дозволяє заощадити витрати на виробництво.
Джерело:
http://www.uaautomation.com/content/kck-jumo-ceros-s02-m-c02
Як компонент екосистеми PLCnext Technology, система розширень, що підключаються зліва, забезпечує правильне рішення майже для кожного додатка. З точки зору відкритості та гнучкості, жодне бажання не залишається невиконаним. Загалом, модулі розширення виявляються інноваційним рішенням у швидкоплинні часи.
Використовуючи ці засоби, кожне завдання проекту може бути реалізовано за допомогою відповідного інструменту. Для додатків які виконують функції керування/регулювання, наприклад, використовується Matlab/Simulink, візуалізації пишуться на JS і записані дані зберігаються в Proficloud. Частини проекту написані різними засобами потім можуть бути об’єднані в інженерному інструменті PLCnext Engineer без необхідності розробника турбуватися про детермінізм і роботу в режимі реального часу. Все це за допомогою прошивки PLCnext.
Джерело:
http://www.uaautomation.com/content/plcnext-left
Переклад статті Lean Digital Twin Pieter van Schalkwyk, співголови групи Natural Resources Work в Digital Twin Consortium, автора книги “Розробка промислових цифрових двійників”, CEO XMPRO – компанії, що пропонує цифрову платформу та рішення для створення цифрових двійників
Нещодавнє зростання уваги до промислового застосування цифрових двійників нагадує середньовічних моряків, що подорожують незвіданими водами у пошуках слави та багатства. По краях їхніх карт було написано «тут живуть дракони». Це означало небезпечні або недосліджені території, наслідуючи практику розміщення ілюстрацій драконів, морських чудовиськ та інших міфологічних істот на незвіданих ділянках карт, де, як вважалося, існували потенційні небезпеки.
Gartner, Forrester, ARC Advisory Group та інші галузеві аналітики, які досліджують різні промислові ринки, сходяться на думці, що цифрові двійники наступними роками будуть поширюватися.
Цифрові двійники привернули широку увагу і вважаються ключем до інтелектуального виробництва та інших промислових застосувань, що стосуються широкомасштабних ініціатив цифрової трансформації.
У трьох частинах публікації буде представлено методологію створення цифрових двійників за спрощеним, системним підходом від проблеми до рішення.
Так як цифрові двійники – це цифрові представлення або шаблони проєктування програмного забезпечення, у якості початкових рекомендацій ми розглядаємо існуючі практики та підходи до розробки програмного забезпечення (ПЗ).
Наша мета – не розглянути все різноманіття різних підходів до розробки ПЗ, щоб знайти те, яке найбільше пасуватиме поставленому завданню. Ми зосередимося на застосуванні принципів, які використовують багато програмних стартапів, де вимоги – нечіткі, ресурси – обмежені, а спочатку треба знайти відповідність «продукт/ринок». Цей підхід, використовуваний багатьма стартапами, описується як «Ощадливий стартап» («The Lean Startup»).
Підприємець Кремнієвої долини Єрік Ріс вперше вжив термін «ощадливий стартап» у 2008-му році, а в 2011-му видав свій бестселер «The Lean Startup: How Today’s Entrepreneurs Use Continuous Innovation to Create Radically Successful Businesses».
Початкова концепція була спрямована на допомогу стартапам у використанні гнучкого та орієнтованого на клієнта підходу до розробки продуктів. Відтоді методологія ощадливого стартапу набула популярності серед стартапів, державних установ та міжнародних компаній як основа для створення інноваційних продуктів та бізнес-моделей. Наприклад, GE FastWorks , використовуючи підхід ощадливого стартапу, запустила по всьому світу понад 100 проєктів. Серед отриманих результатів варто відмітити: зменшення вартості програми вдвічі, подвоєння її швидкості, а також продажі продуктів, що вдвічі перевищують звичайний рівень.
Далі ми розглянемо елементи методології ощадливого стартапу, які найбільше підходять для створення цифрових двійників.
Ерік Ріс визначає мінімально життєздатний продукт (Minimum Viable Product, MVP) як версію продукту, яка дає вам змогу дізнатися достатньо для того, щоб перевірити ваші поточні припущення з найменшими зусиллями щодо розробки.
Поширена помилка щодо створення MVP полягає у тому, що це просто урізана версія кінцевого рішення, яке ви прагнете створити. Цей погляд ігнорує філософію, яка лежить в основі концепції MVP, а саме – якомога швидше перевірити свої припущення, отримуючи відгуки користувачів.
З нашого досвіду, розробка високоякісних макетів та інтерактивних прототипів була потужним інструментом для створення початкових MVP для цифрових двійників. Оскільки ця початкова фаза експериментів не передбачає жодних розробок, можна швидко переробити прототипи та отримувати численні відгуки.
Підхід ощадливого стартапу спирається на науковий метод, рекомендуючи для прийняття рішень проводити фальсифіковувані експерименти. Це різко контрастує з традиційним підходом, який передбачає створення складного всеосяжного плану перед тим, як розпочати фазу розробки проєкту.
Для більшості промислових підприємств створення цифрових двійників досі є незвіданою територією. Саме тому підхід, початково розроблений для стартапів, може бути корисним для орієнтування в процесі інновацій в умовах невизначеності.
Проводячи невеликі експерименти з вимірюваними результатами, ви зможете вносити постійні коригування на основі реальних відгуків користувачів, а не на своїх початкових припущеннях (які часто бувають неправильними).
Використання підходу підтвердженого навчання (validated learning) запобігає невдачі бездоганного виконання плану, у якому закладене вже застаріле рішення.
Цикл «створення – вимірювання – навчання» є ключовим елементом методології ощадливого стартапу. Він складається з перетворення ваших ідей в MVP, отримування відгуків від користувачів та прийняття рішень на основі отриманих знань.
Ерік Ріс наголошує на мінімізації загального строку завершення циклу «створення – вимірювання – навчання». Це особливо актуально до промислових організацій, які діють в гіпер-конкурентному середовищі, де впровадження інновацій швидше за суперників може мати величезне значення.
Наш досвід роботи з клієнтами в активомістких галузях показує, наскільки великий вплив можуть мати цифрові двійники на діяльність компанії. Коли ви працюєте в масштабах, де година простою вартує сотні тисяч доларів втрачених доходів, навіть невеликі проєкти цифрових двійників можуть забезпечити достатню рентабельність інвестицій (ROI) для фінансування додаткових розробок.
Велика міжнародна нафтогазова компанія скоротила витрати та втрати виробництва на 8 млн доларів США за 6 місяців завдяки використанню цифрового двійника нафтового родовища. Він застосовується для оптимізації технічного обслуговування та інспекційних перевірок. Замовник з гірничовидобувної галузі використовує цифровий двійник підземної конвеєрної системи задля скорочення часу простою. Виявлення одного типу причини збоїв призводить до збільшення щорічного доходу на понад 3 млн доларів США.
У цій публікації ми виділили та застосували найважливіші елементи цього підходу, щоб допомогти промисловим підприємствам створювати цифрових двійників, які вирішують реальні проблеми та не потребують місяців для проєктування й розробки.
У 2011 році досвідчений підприємець у сфері програмного забезпечення Еш Маурія розширив роботу Еріка Ріса та випустив «Running Lean: Iterate from Plan A to a Plan That Works». У книзі Еш пропонує практичний і систематичний процес застосування методології ощадливого стартапу.
Відтоді у своїй роботі Еш спирався на ці концепції та створив систему безперервних інновацій (Continuous Innovation Framework). Її структура складається з трьох ключових кроків:
Спочатку задокументуйте свої початкові припущення у простому форматі. У системі безперервних інновацій практики дуже часто використовують адаптовану версію полотна бізнес моделі (Business Model Canvas), описану Алексом Остервальдером та Івом Пен’є в книзі «Business Model Generation».
Перш ніж почати створювати MVP, ключовим кроком у вашому проекті Digital Twin має бути розуміння того, що потрібно створити. Знайти правильну проблему для вирішення може бути складно.
Ми розробили матрицю ранжування цифрових двійників, яка дозволяє міжфункціональним командам швидко аналізувати потенційні варіанти використання цифрових двійників і визначати їх пріоритети на основі таких факторів, як вплив на бізнес і технічна здійсненність. Ви побачите її далі.
Як тільки стає відомо, які проблеми вартують вирішення, можна переходити до визначення MVP та перевірки припущень за допомогою швидких експериментів. Правильний експеримент оптимізує швидкість, навчання та зосередженість. Він має мету, фальсифіковувану гіпотезу, яку можна перевірити, визначений графік та один ключовий показник, який потрібно відстежувати.
Приклади експериментів:
| № | Мета | Гіпотеза | Графік | KPI |
| 1 | Підтвердити, що ми вирішуємо правильну проблему | Опитування по проблемі підтвердять, що причиною 30 годин простою є циклонні насоси | 1 тиждень | Кількість позитивних відповідей |
| 2 | Перевірити, які функції варто вбудувати в цифровий двійник циклонного насоса | Прості макети підтвердять, що цифровий двійник зменшить тривалість простою циклонних насосів | 2 тижні | Рейтинг пріоритетів функцій |
| 3 | Перевірити, що можна отримати актуальні дані, необхідні для вирішення проблеми | Розробка початкового рішення підтвердить, що можна отримати доступ до потрібних актуальних даних в режимі реального часу | 2 тижні | Побачити актуальні дані у застосунку |
| 4 | Підтвердити, що можна покращити операційні показники | Впровадження цифрового двійника на одному майданчику зменшить тривалість простою циклонних насосів на 30% | 12 тижнів | Години простою |
| 5 | Масштабувати покращення операційних показників на інші заводи | Впровадження цифрового двійника на 3 нових майданчиках дасть ROI 3 млн доларів США | 12 тижнів | Вигода від скорочення простою |
Головне – проводити швидкі експерименти, які базуються один на одному та надають вам більше знань і підтверджень по мірі вашого розвитку.
Ми адаптували принципи методології ощадливого стартапу та практичні інструменти з «Running Lean…» та системи безперервної інновації, щоб допомогти промисловим компаніям впроваджувати інновації так само просто, як це роблять стартапи, в незвіданій області цифрових двійників.
Ощадливий цифровий двійник зосереджується на розгляді ключового показника цінності бізнеса з визначеною фінансовою вигодою, яку можна перевірити за короткий період часу. Це забезпечує короткострокове повернення інвестицій, яке можна використовувати для фінансування розробки більш досконалих виробничих двійників. Це усуває питання витрат та ризиків, пов’язаних з проєктами, де багато часу витрачається на визначення вимог, специфікації, створення архітектури та цикли розробки в стилі водоспаду.
Витрати та ризики в цьому підході значно зменшуються, оскільки початкові етапи перевірки відповідності продукту ринку зазвичай вимірюються днями та тижнями, а не місяцями і роками. Шлях для розробки цифрових двійників все ще невідомий, але, спираючись на підхід ощадливого стартапу, можна прокласти чіткий маршрут до успіху в умовах невизначеності.
Сподобалась перша частина? Тоді читайте другу.
Ця унікальна інтеграція дозволяє всім системам EcoStruxure Power Operation підключатися до ETAP Electrical Digital Twin безперервно в реальному часі. За допомогою цього об’єднання оператори можуть створювати та припускати поведінку енергосистеми під час різних реальних або ймовірних сценаріїв роботи. Нові операційні процедури можна розробити та перевірити на непередбачені обставини, використовуючи їх знайомий людино-машинний інтерфейс EcoStruxure Power Operation без ризику впливу на фактичні операції – все завдяки базовій платформі моделювання та аналізу ETAP eOTS.
Детальніше:
До епохи Industry 4.0 додавання нового датчика до системи вимагало його підключення безпосередньо до контролера, і часто він міг надавати інженерам лише елементарні аналогові та двійкові сигнали. Індустрія 4.0 допомогла вивести технологію на новий рівень, усунувши обмеження, з якими інженери стикалися в минулому, наприклад, вимоги до фізичної проводки та витрати.
Стандарт зв’язку IO-Link, що використовується в усьому світі, усунув ці обмеження.Технологія IO-Link може дозволити датчику додатково надавати цінні дані про стан у цифровому вигляді, без перешкод і з меншими витратами.IO-Links працюють оптимально, гнучко та автономно, щоб забезпечити рішення для систем під час збору даних для галузей, які вимагають вигідних можливостей для горизонтальної та вертикальної інтеграції та вміння самодіагностики.
Мета та бачення Industry 4.0 полягає в тому, щоб усі пристрої з інтелектуальними датчиками були доступні 24/7 та в режимі реального часу. З точки зору бізнесу, це цінний актив для обслуговування клієнтів, задоволення потреб ланцюга постачання та покращення загальної діяльності.
Детальніше:
https://www.controleng.com/articles/the-driving-force-behind-industry-4-0-success/
Багаторівневий підхід до безпеки промислової автоматизації забезпечує оптимальні результати, так як хороше проектування БПА майже завжди передбачає багаторівневий підхід, що поєднує правильні продукти, методи проектування та навчання експлуатації. Першим кроком у забезпеченні безпечного робочого місця є проведення оцінки ризиків для виявлення потенційних проблем, а потім мета змінюється на зниження ризиків шляхом пом’якшення. Для визначення найефективніших методів захисту працівників використовується ієрархічний підхід інженерного та адміністративного контролю.
Безпека Insights
Підхід до безпечного проектування на основі ієрархії засобів контролю спонукає спочатку розглянути найбільш ефективні методи:
Деталі за посиланням:
https://www.controleng.com/articles/implementing-a-hierarchy-of-automation-safety/
Окрім полегшення обміну даними між промисловими системами керування та хмарними платформами, новий EdgeController від ifm electronic також забезпечує вільно програмовану функціональність керування та різноманітні можлтвості візуалізації в одному компактному пристрої.
Таким чином, це рішення пропонує повне та гнучке рішення для оцифрування машин і систем.
Його можна використовувати майже в усіх промислових цілях без додаткового використання завдяки корпусу з литого під тиском алюмінію зі стандартом IP65, а функції керування програмуються за допомогою CODESYS V3.5, або пристрій можна використовувати як платформу для попередньо визначених функцій, що означає, що програмування не потрібне.
Детальніше:
Для постачальників роботів завдання полягає в тому, щоб допомогти зробити роботів максимально простим у використанні, скоротивши час і зусилля, необхідні кінцевим користувачам для впевненого розгортання роботизованої автоматизації на виробництві.
Одним із способів вирішення цієї проблеми є програма Wizard Easy Programming – інтуїтивно зрозумілий і простий графічний інтерфейс програмування робота, який не потребує навичок програмування чи спеціальної підготовки.
Деталі за посиланням:
https://www.controleng.com/articles/unleashing-the-magic-of-robotic-automation/