cómo los modelos virtuales llevan la industria a un nuevo nivel / Sudo Null IT News

Hemos notado que en los últimos dos años las noticias sobre gemelos digitales se han vuelto más frecuentes. La razón es clara: en 2022 se produjo un gran avance en el estudio e implementación de la inteligencia artificial (ChatGPT y Midjourney), que “vigorizó” enormemente el campo. Las tecnologías se utilizan para predecir la afluencia de visitantes a un hotel, reparar un automóvil de forma remota o descubrir qué sucederá con un rascacielos bajo factores agresivos externos. Echemos un vistazo más de cerca a cómo el modelado virtual ayuda a optimizar todos los procesos de producción y más.

Lo que dicen los expertos

Un gemelo digital (DT) es un modelo virtual de objetos, sistemas, procesos o personas. El CD reproduce fielmente la forma y las acciones del original y está sincronizado con él. Petr Manin, experto del comité técnico del Ministerio de Construcción, Vivienda y Servicios Comunales, reflejos Rasgos distintivos de los gemelos digitales: “La diferencia entre ellos y un modelo o prototipo simple es que los gemelos conviven con el producto”. Es decir, cuando cambia el estado operativo de un objeto real, la copia de la computadora también cambia. Esto es fácil de imaginar usando el ejemplo de las redes de subestaciones eléctricas: el gemelo digital del sistema eléctrico tiene en cuenta todas las capacidades de generación, y si una estación se desconecta, esto se muestra en el espacio virtual.

La tecnología se está apoderando de la industria debido a los efectos que da:

• reducción de costos de producción, aceleración de la producción;

• aumento del retorno de la inversión (ROI);

• reducir la proporción de mano de obra en la empresa;

• mejorar el atractivo comercial de la propiedad;

• reducción del tiempo de inactividad;

• mejorar la calidad del producto final;

• reducir los costos de mantenimiento y reinicio de equipos;

• mejora de las condiciones laborales, impacto positivo en la seguridad;

• reducción de defectos.

Actualmente, la implementación generalizada se ve obstaculizada por los altos costos, la complejidad de la implementación (que requieren contratistas altamente calificados) y las cadenas de producción obsoletas que no pueden digitalizarse. Pero los principales actores del mercado industrial poco a poco van dominando la tecnología y las previsiones de los expertos son alentadoras.

Так, investigación de Grand View predice crecimiento del volumen del mercado de gemelos digitales de 2023 a 2030 un 37,5% anual hasta 155.830 millones de dólares. Además, en 2022 pronóstico fue mucho más comedido: 12,1% y 134,4 mil millones de dólares. En Rusia, los gemelos digitales aparecen en mapa vial Iniciativa Tecnológica Nacional (NTI): para finales de 2024, se espera que al menos 250 empresas dominen el modelado virtual, gastando en ello 145 mil millones de rublos. En 2021 solo había 15 empresas de este tipo. La atención a la producción de alta tecnología es especialmente relevante en un período de agravación de la situación geopolítica.

experiencia extranjera

Por primera vez, las corporaciones extranjeras hablan de gemelos digitales, por lo que conviene familiarizarse con su experiencia. Sí, en General Electric fijadoque la tecnología permitió a la empresa reducir los costos financieros entre un 10% y un 50% según el tipo de producto, reducir el tiempo de producción entre un 20% y un 70% y aumentar las ganancias entre un 10% y un 50%. Hoy en día, los gemelos digitales de General Electric se utilizan activamente, por ejemplo, en centrales eléctricas con unidades de turbinas de gas.

Es de destacar que la modelización ya va más allá de la planta o instalación energética. Así, en Finlandia, basándose en la tecnología CityGML, hubo creado Gemelo digital de la ciudad de Helsinki Helsinki 3D+. El modelo tiene en cuenta todos los ámbitos más importantes de la vida en la capital finlandesa: congestión del tráfico, cambio climático, carga del sistema de calefacción, construcción, reconstrucción, etc. Como resultado, las autoridades de la ciudad pueden distribuir eficazmente los recursos disponibles y detectar un problema. incluso antes de que paralice la infraestructura. Por cierto, los gemelos digitales a menudo actúan como “predictores”, basándose en el análisis constante de grandes cantidades de datos. Por ejemplo, en una de las refinerías de petróleo europeas, el sistema de análisis predictivo de Schneider Electric permitió predecir Gran fallo del compresor 25 días antes de que sucediera. Como resultado, el personal pudo preparar y corregir la situación, ahorrando a la empresa varios millones de dólares.

Otro campo de aplicación popular de los gemelos digitales son los complejos logísticos. Estudiar McKinsey muestra que la introducción de modelos informáticos en las operaciones de almacén y logística puede reducir los costos de capital en un 10% y los costos operativos en un 30%. Los grandes actores son conscientes de ello.

Ahora IBM participa en la transformación del puerto de Rotterdam utilizando gemelos digitales, mientras que los gigantes del petróleo y el gas ADNOC, BP, Chevron, Equinor, Petrobras y Royal Dutch Shell están utilizando sistemas de réplica virtual de sistemas de producción para optimizar las operaciones. Lista Las corporaciones extranjeras que utilizan datos digitales están en constante expansión: IBM, Microsoft, SIEMENS, General Electric, Emerson Electric Co., Bosch, Rockwell Automation, PTC Inc., SAP SE, Hitachi Ltd y otras.

desarrollos rusos

El sistema energético ruso es uno de los más complejos del mundo debido a su longitud. No es de extrañar que a partir de noviembre de 2023 Rosseti son Se busca un contratista para diseñar un sistema de modelado de información de redes eléctricas. Esto aumentará la confiabilidad del suministro de energía a la población y a las instalaciones clave del país, además de reducir los costos de mantenimiento. Pero los desarrolladores rusos no se limitarán a las opciones tradicionales de uso de CD. Entonces, para 2035 en Rusia puede haber a aparecer modelo informático de una persona, y Ruselectronics ya ha pruebas Gemelo digital con inteligencia artificial. El primer proyecto ampliamente conocido para implementar centros de datos comenzó en 2018 en la región de Rostov en la planta de locomotoras eléctricas de Novocherkassk (NEVZ), es decir, las empresas rusas dominan la tecnología desde hace mucho tiempo.

En Samara también avanza el modelaje virtual. Aquí mismo en 2020 comenzó proyecto para desarrollar el primer gemelo digital de Rusia de un sistema de satélites espaciales. Ya en 2022, los científicos de la Universidad Médica Estatal de Samara (SamSMU) comenzó a la creación del CD del cosmonauta. Algunas empresas de Samara ya han integrado completamente modelos virtuales en sus cadenas de producción. Por ejemplo, los representantes de la fábrica de motores “ODK-Kuznetsov” fijadoque ya no es posible prescindir de gemelos digitales en una planta industrial. Y cerca de Tolyatti, los científicos de TSU aplicado Servicios digitales para reducir la contaminación del aire en la ciudad.

El gemelo digital más grande de la capital es Rostec City, el mayor parque empresarial de clase A de Rusia. terminó en 2020, y ahora nueve edificios con una superficie total de 263 mil metros cuadrados. Los contadores se combinan en un único entorno virtual. Gracias a esto, fue posible implementar un proyecto tan grande en sólo dos años y medio, sin errores ni fallas graves. Y los gastos de la sociedad gestora disminuyeron un 20%.

Futuro de la tecnología

Durante mucho tiempo, el desarrollo y la aplicación industrial de la tecnología de gemelos digitales se vieron obstaculizados por la falta de estándares adecuados. Sin embargo, en septiembre de 2021, Rusia fue la primera del mundo en aprobar normas en este ámbito: apareció una nueva norma nacional. GOST R 57700.37–2021 “Modelos informáticos y simulación. Gemelos digitales de productos. Provisiones generales.” El evento es significativo: demuestra los grandes planes del gobierno ruso para los sistemas de modelado virtual.

Ya se ha registrado un resultado positivo. Rosatom en su proyecto “Descubrimiento” gracias a la introducción de los centros de datos pude disminuir El volumen de construcción se duplicó con creces y la productividad de la producción aumentó en dos tercios. Kola MMC también logró reducir los costes de construcción y, al mismo tiempo, el número de decisiones de ingeniería erróneas, sólo gracias a la digitalización. Es difícil imaginar la producción moderna sin gemelos digitales.

En el informe de IoT Analytics del 7 de marzo de 2023 dichoque el mercado de CD aumentó un 71% entre 2020 y 2022. Alrededor del 63% de las empresas más grandes utilizan esta tecnología o planean utilizarla en un futuro próximo. Mirando hacia el futuro para aprovechar todo el potencial de los gemelos digitales puede ser requerido integración de sistemas y datos de todos los ecosistemas productivos. Cada instalación industrial dispondrá de una base de datos única a partir de la cual se realizarán previsiones, se analizarán los resultados obtenidos y se tomarán medidas para prevenir situaciones de emergencia. Al final, todos ganan: la empresa aumentará sus beneficios y el consumidor recibirá un mejor producto en poco tiempo.