Фото: Netilion. Цифровой двойник имеет широкую область применения

В последние годы промышленный сленг изобилует такими понятиями как Индустрия 4.0, облачные вычисления, Интернет вещей. Термин цифровой двойник (Digital Twin) также становится все более популярным. Как утверждают эксперты, это долгосрочный тренд и, кроме того, восходящий тренд. Что скрывается за этим понятием и чем может быть интересен цифровой двойник для оконной индустрии, – рассмотрим в материале tybet.ru.

Цифровой двойник ассоциируется у многих с автомобильной промышленностью, где он используется при проектировании и строительстве транспортных средств и технологических линий. Однако эта технология может поддерживать процессы проектирования и разработки в различных отраслях промышленности, в частности, где конечные продукты сочетают в себе потребность в проектировании механических, материальных и электрических систем. Сфера приложений цифровых двойников также охватывает весь жизненный цикл продукта, где данные с работающих у клиентов устройств предоставляют информацию, которая характеризует повторяющийся процесс, что позволяет произвести дальнейшую доработку или внести улучшения.

Для чего нужен цифровой двойник?

Концепция цифрового двойника состоит из 3 отдельных частей: физического продукта, виртуального продукта и связей между двумя продуктами. Физический продукт виртуализирован и представлен как цифровой двойник в цифровом пространстве. Благодаря связи между ними эти объекты постоянно взаимодействуют двусторонним образом. Более того, вышеупомянутая полноразмерная модель виртуального продукта «созревает» вместе с жизненным циклом физического продукта.

Оцифровка последующих сфер жизни также меняет существующие бизнес-модели с точки зрения разработки продуктов. В настоящее время изучаются возможности повысить его ценность на протяжении всего жизненного цикла. Сегодняшние продукты, включая СПК, все чаще объединяют механические компоненты, электронику и программное обеспечение. Ключом к успеху в разработке изделия является интеграция и поддержка этих отдельных областей. Вот почему концепция цифрового двойника в последние годы приобретает все большее значение. Это позволяет упростить процесс разработки сложных продуктов.

Фото: Pinterest. Цифровой двойник позволяет упростить процесс разработки сложных продуктов

В принципе, его следует использовать на протяжении всего жизненного цикла продукта для моделирования, прогнозирования и оптимизации, а также всего производственного процесса. Все это приводит к сокращению инвестиций в физические прототипы, минимизации ошибок и брака и, в конечном итоге, повышению качества продукции и эффективности производства. Сегодня вряд ли найдётся хоть один игрок оконной индустрии, не заинтересованный в этом.

Рекомендуем  прочесть: Вывод нового продукта на оконный рынок в кризис – как добиться успеха?

Всё более сложные изделия требуют изменений в процессе проектирования

В прошлом при разработке продукта повсеместно использовались методы проб и ошибок: на основании информации о требованиях приходилось экспериментировать, создавая прототипы, которые можно было протестировать или даже уничтожить, а затем исправить. Теперь достаточно представить полностью определенный дизайн, например, окна, а затем убедиться, что продукт будет работать так, как задумано – от внутренних механизмов до деталей отделки. Это касается также того, как изделие разбирается для технического обслуживания, или условий, в которых оно будет эксплуатироваться, и так далее. То есть цифровой двойник позволяет учесть все нюансы задолго до того, как будет создан физический продукт. Например, он позволяет сравнить и спрогнозировать, как будет себя вести одно и то же окно в доме с разной системой вентиляции, на разных этажах, при разных климатических нагрузках, и какие изменения в комплектацию следует внести для улучшения его эффективности.

Поскольку многие продукты больше не являются чисто механическими, а представляют собой комбинацию механических и электронных систем, трехмерной модели уже недостаточно для воспроизведения конструкции. Прототип должен быть сконструирован так, чтобы представлять продукт как систему, включая электронику, функциональное поведение, логику управления и программное обеспечение, дополняющее механические части, и должен быть достаточно подробным, чтобы его можно было использовать для моделирования, тестирования и мониторинга. Для более сложных продуктов отображение должно моделировать множество различных физических типов.

В зависимости от того, чем занимается компания, процесс проектирования может включать: симуляцию системы, анализ конечных элементов для составных частей и узлов для понимания проблем напряжений, динамики и отказов; вычислительную гидродинамику для анализа жидкостей и тепловых свойств; многокомпонентную динамику для отображения поведения в движении; другие методы, основанные на тестах, дополняющие моделирование. Это дает возможность использовать прогнозную инженерную аналитику для объединения данных моделирования, исследований, тестирования прототипов и даже существующих данных об использовании продукта, чтобы упростить прогнозирование эффективности проекта.

Фото: Siemens. Цифровой двойник позволяет принять оптимальные решения в остеклении на ранней стадии проектирования

Например, архитекторам в большей степени придётся исследовать все проектируемое пространство, изменять десятки или даже сотни параметров одновременно и визуализировать правильные комбинации этих параметров, включая светопрозрачные конструкции. Возможность проведения экспериментов позволит принять ключевые архитектурные решения на ранней стадии, отслеживать важные параметры элементов во взаимодействии с внутренними и внешними факторами, а затем произвести эффективную оптимизацию во время работы над проектом.

Простая статическая модель не может собрать достаточно информации для выполнения такого рода прогнозного инженерного анализа, равно как и получения ответов на сложные вопросы поддержки после выпуска продукта для дистрибуции, или касающихся изделий, которые являются продолжением предыдущих продуктов. Для этого необходимо цифровое представление, позволяющее прогнозировать поведение продукта на каждом этапе разработки и реального использования – цифровой двойник физического продукта.

По мере развития цифрового двойника можно будет коррелировать данные, полученные в результате тестовых измерений, с данными, предсказанными моделью в ходе нескольких циклов моделирования и тестирования, чтобы гарантировать, что оба набора данных сходятся. Это гарантирует, что модель является точным представлением проектируемого и производимого продукта.

Рекомендуем  прочесть: Цифровизация – выбор дальновидных игроков оконной индустрии

Как интеграция цифрового двойника в производство выглядит на практике?

Функционирование в рамках и в соответствии с концепцией цифрового двойника возможно благодаря адаптированному набору взаимосвязанных инструментов. Таким комплексным решением является интегрированный портфель программного обеспечения и средств автоматизации, который позволяет интеграцию и оцифровку всей цепочки создания стоимости, включая поставщиков.

Первый этап заключается в разработке виртуального продукта, идентичного реальному, с электроникой и программным обеспечением. Сам проект может быть основан на результатах инженерного анализа, выполняемого в режиме реального времени.

Второй этап подразумевает создание цифрового производственного двойника, благодаря которому можно будет в цифровом виде моделировать изготовление и его оптимизацию, а также запустить весь виртуальный производственный процесс. Когда все допущения, указанные в спецификации, проверены, и ошибки, обнаруженные на этих этапах, устранены, можно перенести процесс на этап фактического производства.

Третий этап – это уже непосредственно автоматизация фактического производства, что приведет к максимальной эффективности. Поскольку все предположения были проверены на предыдущих этапах, а весь процесс оптимизирован, в результате получается практически идеальный реальный продукт.

Фото: Siemens. Производство с использованием цифрового двойника

За всеми процессами разработки продукта в его жизненном цикле «наблюдают» с помощью платформы, которая соединяет устройства и системы, а также приложения и бизнес-сервисы. Благодаря расширенному анализу можно постоянно улучшать производственный процесс и готовый продукт. Конечно, в модификации цифровых двойников также вносятся коррективы, чтобы как можно быстрее реагировать на необходимые изменения. Контроль осуществляется специальной платформой, которая обеспечивает безопасное хранение и обмен данными между всеми объектами, участвующими в производственном процессе.

Рекомендуем  прочесть: Оцифровка оконной индустрии: информация о продукте и сертификация

Сфера использования адаптирована к потребностям пользователей

В настоящее время большая часть производства использует 3D-моделирование в САПР, отслеживая изменения, внесенные в модели на протяжении всего жизненного цикла продукта. Однако для того, чтобы реагировать на меняющиеся рыночные тенденции, такие как переход от механических устройств к мехатронным или даже киберфизическим соединительным устройствам, требуется более интегрированный подход к разработке продукта, который сочетает в себе необходимые данные и модели. Использование инструментов управления жизненным циклом продукта PLM (Product Lifecycle Management) должно выходить за рамки требований к прослеживаемости и САПР и включать моделирование, проектирование и верификацию в рамках одной и той же системы, позволяя интегрировать данные испытаний, датчиков и характеристик продукта на всех этапах жизненного цикла.

Отслеживание эволюции цифрового двойника от проектирования к производству, наряду с ключевыми параметрами и данными о производительности, означает, что сотрудник может следить за изменениями, произошедшими во время проектирования, чтобы в любой момент вернуться назад и проанализировать предпосылки, которые могли привести к улучшениям или проблемам. В самых сложных системах цифровой двойник синхронизируется с физическим продуктом путем включения данных с реального устройства, что дает возможность получить ответы на вопросы о поведении продукта в реальном мире. Чтобы идти в ногу с изменениями, происходящими сегодня в каждой отрасли, необходимо будет отслеживать продукт на протяжении всего его жизненного цикла после того, как он появится на рынке. В оконной индустрии в этом направлении уже сделаны первые шаги – благодаря разработке чипов, которые являются идентификатором продукта.

Рекомендуем  прочесть: Оконная ручка с встроенной SIM-картой обеспечит идеальный климат-контроль

Цифровой двойник актуален на протяжении всего жизненного цикла продукта

В современном мире дизайнерские работы не прекращаются, даже когда продукт отправляется для распространения на рынке. Для повышения эффективности этого процесса, производители должны иметь возможность получать отзывы, отслеживать, как эксплуатируются изделия, в том числе с помощью подробных данных от все большего числа датчиков, встроенных в современные устройства. Они используются для поддержки, удаленного обслуживания и улучшения продуктов, которые уже были выпущены на рынок, а также для включения этих информационных комплектов в новое поколение продуктов. Это означает, что цифровые двойники синхронизируются с реальными продуктами, даже если последние уже находятся на территории заказчика.

Фото: Siemens. Цифровой двойник создаёт довольных потребителей

Поскольку цифровой двойник имеет возможность воспроизводить реальное поведение продукта, показывая влияние, которое его использование и текущие условия эксплуатации оказывают на производительность, виртуальные эксперименты могут улучшить поведение определенных составных частей в «полевых условиях». Они дадут возможность найти решение проблемы, улучшить следующую версию продукта или предупредить клиента о необходимости обновить программное обеспечение или изменить рабочие процедуры до того, как произойдет сбой.

Сегодня все больше и больше изделий, включая окна, оснащаются датчиками, которые собирают информацию. Они также все чаще контролируются программным обеспечением, которое можно обновлять и улучшать, как только продукт начнет продаваться. Это дает возможность повысить удовлетворенность клиентов (в лучшем случае) или избежать затрат из-за снятия продукта с продажи (в худшем случае). Последнее, как известно, связано с большими материальными затратами и репутационными рисками.

Рекомендуем  прочесть: Совершенствуем запуск новых продуктов или услуг на рынок – метод design thinking

Подготовлено пресс-центром tybet.ru/WinAwards

Размещение и использование (полностью или частично) данного материала допускается только при наличии активной гиперссылки на tybet.ru