Цифровой двойник - реальность

Мир вокруг нас быстро меняется благодаря новым технологиям, подходам и решениям сложных системных задач, стоящих перед предприятиями. Любые изменения – это новые возможности. Какие возможности открываются перед нами сейчас, мне хотелось бы поделиться с читателями журнала в данной статье.     «Википедия» поясняет, что цифровой двойник – это цифровая копия физического объекта или процесса, помогающая оптимизировать эффективность бизнеса. Данная концепция призвана помочь предприятиям быстрее обнаруживать физические проблемы, точнее предсказывать их результаты и производить более качественные продукты и услуги. Проще говоря, в рамках данной технологии для единицы оборудования или производственного процесса и даже целого предприятия создаётся математическая модель, которую можно использовать в качестве эталонной для проведения функционирования наблюдаемого объекта. Важно отметить, что эта модель не является застывшей, а постоянно обновляется, дабы соответствовать текущему режиму, установленному для данного объекта, что позволяет контролировать процесс на месте и дистанционно выявлять изменения в процессах, оптимизировать их и режимы работы оборудования, осуществлять превентивное обслуживание, дистанционное обучение без выезда специалистов на удалённые производственные площадки. В итоге мы получаем эффективный инструмент управления для существенного повышения надёжности и эффективности эксплуатации, контроля и обеспечения безопасности в реальном времени. Возможности цифрового двойника уже сейчас используют ведущие мировые компании в разной степени и по разным направлениям в зависимости от характера их деятельности.
 
Выгоды и преимущества для добывающей промышленности
       Цифровой двойник состоит из программной среды и физических сенсоров/датчиков, собирающих и передающих данные в реальном времени. Для внесения изменений в геометрические параметры объектов необходимы 3D-лазерные системы.
Применительно к горной промышленности 3D-лазерные сканеры используют для мониторинга открытых карьеров и подземных шахт, определения объёмов складов и выработок, для измерения и прогнозирования при буровзрывных работах. Но возможности работы с данными этих инструментов не раскрыты полностью. Большинство компаний пока по-прежнему полагаются на традиционную бумажную документацию, но это не исключает постепенный переход в цифровое пространство. 
Имея ЦМР (цифровая модель рельефа) вы можете создать проект для планирования дальнейших работ в 3D.Точная визуализация по облакам точек поможет быстро и эффективно спланировать жизненный цикл предприятия. А точные и достоверные данные (при работе с данными лазерного сканирования практически исключены ошибки, которые часто возникают при классической маркшейдерской съёмке, а также при съёмке с БПЛА) позволят вам быть уверенным в безопасном проведении работ. Ведь все геометрические параметры бровок, подошв и уклонов теперь перед вами, и вы можете без труда получить любые данные о ваших выработках. Появляется возможность существенно сократить трудозатраты при проведении маркшейдерских работ, исключить ошибки измерений.
 
 
 Инструментарий для реализации цифрового двойника сегодня
     Технология лазерного сканирования — это способ получения полной и достоверной метрической информации, и это первооснова цифрового двойника.  Надо отметить, что при разработках породы в закрытых выработках существуют свои особенности. Например, мониторинг опасных камер, где успешно применяется решение Teledyne Optech CMS V500: проникновение в те полости разработок, где человеку опасно находиться. Используя в работе подобную технику, повышается безопасность работ в шахте и на объекте в целом. На экране будет 3D-модель всей вашей выработки, и вы будете видеть, где, как и под каким углом у вас проходят тоннели.
Вы можете подумать, что создание подобной съёмки займёт много времени? Нет, вы ошибаетесь! Один раз увидев в работе портативную лазерную систему LiBackpack, где съёмка происходит со скоростью движения человека в шахте, а обработка данных после съёмки занимает несколько часов, вы поймете, что создание цифровой модели — это удобный, быстрый и эффективный процесс. Программный комплекс 3D Reconstructor® успешно справляется с вышеописанными задачами. Немаловажный факт: работа этого комплекса может быть сохранена в популярных обменных форматах. Таким образом мы получаем  высокоточную цифровую 3D-информацияю картографирования объекта в реальном времени, автоматическое позиционирование в пространстве без использования GPS/GNSS, определение и отображение изменений в реальном времени, а вскоре появится функция опознавания объектов.
Эти технологии успешно применяются на многих предприятиях, которые занимаются добычей природных ресурсов. В настоящее время, данные, полученные со сканирующей системы, используются в основном для подсчёта объёмов и моделирования ситуации при проведении работ.
Съёмка происходит во время обхода горной выработки маркшейдером и не представляет особого труда. При таком подходе есть возможность получать большой объём оперативных данных ежедневно. Такие материалы легко могут быть использованы при анализе, моделировании и планировании горных работ.
На поверхности можно использовать лазерную сканирующую систему Polaris с радиусом сканирования 2000 м для мониторинга состояния бортов карьеров, за оползнями и обвалами горных пород с возможностью автоматического оповещения и формирования отчетов (OPMMS). По результатам сканирования создаются отчёты, SMS, online-оповещения в режиме реального времени о критичных изменениях.
 
Некоторые ограничения
       Внедрение цифровых двойников – это сложный, постоянно работающий процесс, приводящий к глубоким организационным и культурным изменениям. Рост числа цифровых двойников потребует от компаний внедрения надёжной стратегии цифровизации. Это вызов не только технологическому, но и культурному менталитету сотрудников. Для разработки и внедрения методов, ориентированных на данные работы, требуется поддержка со стороны руководства и изменение мышления в рамках всей организации.
      Действительно, цифровые проекты пока имеют существенные ограничения в добывающей промышленности в отличие от, например, массовых коммуникаций и финансов, так как там нет ничего практически материального, и вся информация находится в облаке. Горная же добыча работает с физическими объектами, использует сложное технологическое оборудование и производственные процессы. Здесь нужны иные подходы, знание реальности геологических и производственных процессов. Но в любом случае рост эффективности предприятий рано или поздно объективно упрётся именно в физические ограничения. Этот рост может быть органическим, когда процессы максимально оптимизированы и настраиваются в режиме реального времени под конкретные задачи. Это новый источник роста. Этим объясняется растущий интерес реального сектора к технологии цифрового двойника во всём мире. Ведь эффективно управлять можно тем, что можно точно измерить.
      Еще одним серьёзным ограничением является нехватка подготовленных специалистов, компаний, способных реализовывать такие проекты на производстве. По нашему опыту такие компании уже появляются в России на уровне консультантов, представителей иностранных и даже отечественных разработчиков и интеграторов отдельных элементов цифровых двойников. «Альфасканер» активно сотрудничает с ними.
       Сложной задачей также является обеспечение непрерывности цифрового жизненного цикла. Ведь предприятие – это не застывшая цифровая модель, она постоянно развивается, информация обновляется, анализируется по цифровому близнецу, так как моделируемый объект или процесс будет в действительности изменчив. И чем точнее данные будут на входе, тем меньше будет величина ошибки или дефекта на последующих переделах, тем меньше окажутся потери и выше прибыль в итоге.