Что такое цифровой двойник?

Все, что вам нужно знать о цифровых двойниках

Цифровым двойником чаще всего называют программное представление физического актива, системы или процесса, предназначенное для обнаружения, предотвращения, прогнозирования и оптимизации с помощью аналитики в реальном времени с целью увеличения ценности бизнеса. В GE Digital мы сосредоточены на том, как цифровые двойники могут помочь нашим клиентам в трех основных областях: активах, сетях и процессах.

От авиации, нефти и газа, энергетики до электрических сетей и производственных операций – наше программное обеспечение Digital Twin применяет машинное обучение и продвинутую аналитику для мониторинга огромных объемов промышленных данных в реальном времени: от систем HMI / SCADA, временных рядов, сигналов тревоги и т. д. события, а также показания погоды и температуры окружающей среды.

Но на каких типах цифровых двойников специализируется GE Digital и как промышленные компании используют их для получения прибыли? Какие результаты могут ожидать промышленные компании?

Цифровые двойники активов

Основа для стратегий профилактического обслуживания в электроэнергетике, нефтегазовой отрасли

Это критически важное программное решение, охватываемое нашей технологией управления производительностью активов (APM), создает цифровых двойников на основе эксплуатационных данных / данных о парке компонентов (например, насосы или компрессоры), критических активов (например, турбин) или систем активов (например, всей электростанции). Ключевыми рынками являются электроэнергетика, нефть и газ, но они охватывают также такие отрасли, как горнодобывающая, металлургическая и обрабатывающая.

Экономия затрат с цифровыми двойниками активов весьма значительна. На сегодняшний день мы сэкономили нашим клиентам 1,5 миллиарда долларов благодаря возможностям мониторинга в реальном времени Digital Twins, и в настоящее время у нас есть 1,2 миллиона цифровых двойников реактивных двигателей, ветряных электростанций, морских нефтяных вышек, оборудования для выработки электроэнергии, насосов, компрессоров, чиллеров и т.д. В настоящее время GE Digital имеет более 330 различных «чертежей» цифровых двойников, доступных для клиентов в каталоге аналитики, а это означает, что промышленным компаниям стало проще, чем когда-либо, быстро получить отдачу от своих инвестиций в цифровых двойников.

Нефтегазовая компания Chevron Energy Technology использует программное обеспечение Asset Digital Twin для исправления незначительных проблем до того, как они перерастут в значительные. Благодаря непрерывному мониторингу с помощью Industrial Managed Services (IMS) и программного обеспечения Digital Twin компании GE Digital компания использует данные, аналитику и знания для повышения доступности, надежности, эффективности и прибыльности. Цифровые двойники активов используются для быстрого и эффективного расширения сферы деятельности компании в области прогнозной диагностики. Применяя предиктивную диагностику, Chevron сократит время простоя и снизит затраты на техническое обслуживание за счет развертывания нужного объема услуг на нужном активе в нужное время, максимизируя тем самым рентабельность инвестиций компании.

Цифровой двойник этого типа становится все более распространенным инструментом для операторов крупного оборудования для оптимизации графиков технического обслуживания, а также для прогнозирования и предотвращения незапланированных простоев. Операторы и владельцы в этих отраслях сейчас ищут более простые и быстрые способы получить отдачу от своих инвестиций в цифровой двойник и понять, как они могут заставить активы цифрового двойника «общаться» с другими системами на уровне предприятия.

Сетевые цифровые двойники

Помогая операторам энергосистем увидеть общую картину, не упуская ни одной детали

Электрические сети – самые большие и сложные машины в мире. В дополнение к постоянной подаче надежной, доступной и недорогой электроэнергии сетевым операторам необходимо управлять воздействием все более экстремальных погодных условий, старением инфраструктуры и растущего использования возобновляемых источников энергии в сети. Сетевой цифровой двойник может помочь операторам создавать виртуальные модели для более эффективной работы, анализа и оптимизации того, как сеть реагирует на эти проблемы.

Сетевые цифровые двойники может обеспечить снижение затрат до 30%, сокращение времени планирования до 20% и сокращение затрат на новое строительство и внутренние процессы до 7%. Компании также могут рассчитывать на повышение производительности полевых инспекций и бэк-офиса на целых 8%, ​​а также на улучшение анализа сетевых активов и точности данных.

Используя комбинацию операционных данных из всей сети, технологии ADMS и GIS GE Digital помогают операторам сетей создать сетевой цифровой двойник, который обеспечивает связное представление сквозной сети активов на основе реальных операционных данных. Он включает в себя представление сети «как есть» и «в будущем» и в режиме реального времени и позволяет всем отделам вносить и использовать данные, достигая лучших результатов. Сетевые цифровые двойники позволяет командам, начиная с центра управления и заканчивая полевыми работами, принимать более разумные и быстрые решения, которые помогают гарантировать, что свет будет гореть вне зависимости от ситуации.

В Австралии компания Energy Queensland объединила свое решение Advanced Distribution Management Solution (ADMS) и свою географическую информационную систему (GIS), чтобы предоставить единый источник достоверной информации для всего предприятия. Этот сетевой цифровой двойник обеспечивает согласованную и совместно используемую сетевую модель, отражающую состояние энергосистемы компании в процессе построения и эксплуатации.

Цифровые двойники процессов

Золотая партия для производителей

Цифровые двойники процессов помогают производителям решать проблемы быстро меняющегося потребительского спроса, нормативных требований и надвигающегося пробела в знаниях поколений. Цифровые двойники процессов создают модели «наилучшего способа» запуска процесса в данной среде, которые часто называют «золотой партией». Определяя оптимальный процесс производства данного продукта, операторы предприятий могут гарантировать, что они стабильно обеспечивают соответствие требованиям по качеству, стоимости и объему.

У большинства клиентов есть группы по постоянному совершенствованию, которые реализуют инициативы по улучшению качества продукции, сокращению вариативности производственного процесса и затрат.

И хотя 90% производителей уже инвестируют или планируют инвестировать в возможности прогнозирования в следующие пять лет, а 75% инвестируют в машинное обучение, цифровые двойники процессов находятся на очень ранней стадии своего применения по сравнению с сетевыми двойниками и двойниками активов. Отчасти это связано с высокой изменчивостью производственных процессов (оборудование, масштабы, окружающая среда, сложность и низкое качество данных).

Благодаря нашим решениям CSense для управления производительностью операций компания GE Digital уже поставила цифровых двойников процессов в несколько отраслей, включая горнодобывающую промышленность, производство продуктов питания и напитков, нефтегазовую промышленность и производство электроэнергии, а также отрасли водоснабжения и водоотведения.

Competitive Power Ventures (CPV) использует программное обеспечение для управления производительностью операций (OPM), чтобы добиться значительного увеличения операционной производительности. CPV увеличил использование пикового пожаротушения газовой турбины в 10 раз без влияния на интервал между техобслуживанием и повысил точность прогнозов мощности на сутки вперед на 2%. Ручные процессы на основе Excel были заменены алгоритмами искусственного интеллекта / машинного обучения, что позволяет CPV собирать данные о погоде и состоянии завода, чтобы более точно прогнозировать почасовую мощность и тепловую мощность своих предприятий.

Программное обеспечение OPM создает цифровых двойников процессов и активов, чтобы помочь членам команды более точно прогнозировать мощность предприятия на сутки вперед и в течение дня. Это помогает CPV наиболее выгодно использовать эту мощность за счет улучшенной подготовки к обязательствам, номинации топлива и планирования отгрузки.

Забегая вперед

Что ждет цифровых двойников в будущем?

Программное обеспечение Digital Twin помогает промышленным компаниям адаптироваться ко все более сложной среде, на которую влияют нормативные, рыночные и технологические тенденции. Сегодня мы наблюдаем, как промышленные компании переходят от пилотного варианта использования цифровых двойников к повседневному в рамках всей организации, трансформируя целые компании с невероятной скоростью и масштабом.

Мы увидим разработку простых в использовании инструментов и готовой аналитики данных, включая состояние датчиков, прогнозируемое качество продукции и управление пакетными процессами, которые используют реальные возможности цифрового двойника и технологии цифрового бережливого производства для достижения ожидаемых результатов.

Главное – убедиться, что компании взаимодействуют с опытным поставщиком, который может определить технологию для конкретного применения в данной компании. В GE Digital мы инвестируем в то, чтобы сделать цифровых двойников более доступными и мощными, сочетая концепции бережливого производства по сокращению отходов с передовой аналитикой.

Колин Пэррис, доктор философии

Старший вице-президент и технический директор GE Digital

В качестве технического директора GE Digital Колин Пэррис возглавляет группы, которые работают над использованием технологий и возможностей в GE для ускорения воздействия на бизнес и создания масштабного преимущества для цифровой трансформации. Он также поддерживает стратегические инновации, выявляет и оценивает новые прорывные технологии и возможности для ускорения инновационных решений для решения возникающих проблем клиентов. Колин создал и возглавляет инициативу цифровых двойников в GE.