Фактическая реальность: Фабрики будущего. A*STAR создала испытательный стенд для цифровых двойников, виртуальных аналогов реального производственного оборудования. Эти заводские инновации могут помочь компаниям сэкономить огромное количество времени и денег, прогнозируя и приспосабливаясь к состоянию машины-партнера на ходу.

Фото: Центр передовых технологий и реконструкции

Представьте, что на одном из заводских цехов у производственного гиганта есть машина, на которой шпиндель вот-вот сломается. На обычном заводе жужжащая машина не будет предупреждать о надвигающейся неисправности, и ее сбой произойдет в случайный момент. Диагностика и ремонт будут относительно медленными, ограниченными сбором данных и организацией человеческих и материальных ресурсов. Для компании, производящей товары повседневного спроса (FMCG), отставание может быть дорогостоящим. «Из-за большого объема мы говорим о миллионах долларов убытков за каждый час простоя», – говорит Стюарт Вонг, старший менеджер группы в Центре передовых технологий и реконструкции (ARTC) в Сингапуре, где ряд компании сотрудничают с исследователями A * STAR в разработке передовых технологий производства, включая создание высокоинтеллектуальных, сенсорных машин.

Цифровые близнецы сделают фабрики умнее

С некоторой помощью модельного умного завода ARTC, испытательного стенда технологии, который открылся в августе, можно было перемещать изломы, используя концепцию, известную как «цифровой близнец». Идея заключается в том, что станки будут подвергаться сенсорике, так что шпиндель в станке будет постоянно контролироваться, а данные о его производительности отправляться в центральную диспетчерскую. Там данные поступают в компьютер, который действует как цифровой близнец машины – виртуальная копия, которая точно отражает текущее рабочее состояние машины на основе данных датчика в реальном времени и физического моделирования. Цифровой близнец, обнаружив легкое колебание в шпинделе, может корректировать рабочие параметры своего физического аналога для коррекции колебания. Или, если колебание не может быть исправлено, это может предупредить о надвигающейся неисправности.

В диспетчерской тогда оператор будет предупрежден, и тогда этот человек сможет запустить стандартизированный ответ. «Затем цифровой близнец может создать заказ на техническое обслуживание, определить, можете ли вы перенаправить производство, чтобы на доставку не влияли, найти подходящего обслуживающего персонала и сказать ему, куда идти», – говорит Аникат Мурали Дас, один из руководителей программ ARTC. Этот обслуживающий персонал может быстро отремонтировать или заменить неисправную машину, руководствуясь либо планшетом, показывающим настроенную подачу данных на пораженную машину, либо набором очков дополненной реальности. Для компаний FMCG, таких как Nestlé, работа с ARTC над такими технологиями позволяет им минимизировать время простоя и повысить производительность и эффективность использования капитала на своих заводах.

Многие из этих достижений могут звучать как научная фантастика, но все необходимые технологии разрабатываются в ARTC. Например, ARTC строит возможности дополненной реальности, используя Microsoft HoloLens, тип очков, который смешивает визуальные эффекты реального мира с цифровыми улучшенными наложениями. Наряду с этим исследователи ARTC создают набор веб-приложений, которые предоставят мобильным работникам доступ к информационным панелям важных данных на их телефонах и планшетах, а также средства для вызова виртуальной помощи, если это необходимо. «Если какое-либо задание по обслуживанию или ремонту выходит за рамки работника, [используя наши инструменты] коллега где-то еще мог бы точно видеть, что видит рабочий, стоящий за машиной, и указывать им, что делать», – объясняет Дас.

Чтобы предоставить информацию для этих приложений, группа активно исследует, как добавить датчики к машинам от промышленных партнеров. «У нас есть взаймы машина у компании, которую мы сами проверили», – говорит Дас. «Мы установили 43 датчика для измерения вибрации, температуры и акустической эмиссии».

ARTC также разработала цифрового близнеца-робота, робота, предназначенного для физического оказания помощи оператору-человеку в таких задачах, как перемещение горячих или тяжелых предметов. На данный момент информация передается только от физического ко-бота к его цифровой копии, но Вонг говорит, что цифровые близнецы ARTC будут в конечном итоге двунаправленными, поэтому цифровая версия может регулировать работу своего физического близнеца в реальном времени, мгновенно реагируя к информации, которую он получает.

Существуют последствия для безопасности данных, передаваемых из интеллектуальных диспетчерских, которые напрямую контролируют миллионы долларов дорогостоящего высокоточного оборудования, к которому обращается ARTC. «Безопасность данных – это то, что всех волнует», – говорит Дас. В дополнение к вопросам безопасности, возникающим в связи с наличием централизованной диспетчерской, существуют общие проблемы, связанные с наличием бесконечно большего количества данных. Но эти данные могут быть очень полезны для отслеживания старых неисправностей. Например, когда компании слышат от своих клиентов, что их продукты имеют проблемы с качеством. Как правило, к тому моменту, когда клиент предоставляет такую ​​обратную связь, может быть трудно определить причину проблемы. Итак, объясняет Дас, фабрика цифровых моделей ARTC хочет хранить все необходимые данные. «Мы можем вернуться к определенному дню, посмотреть на все приборные панели, развернуть,

Машины будут общаться с машинами

В краткосрочной перспективе, умные заводские разработки в ARTC будут направлены на помощь существующему заводскому персоналу. «Цель состоит в том, чтобы помочь людям объединять и переваривать данные, а затем создавать из них понимание», – говорит Вонг. «Диспетчерская будет предоставлять информацию и прогнозы, но человек должен принимать решение». В конце концов, однако, Вонг ожидает, что искусственный интеллект (ИИ) возьмет на себя большую часть бремени принятия решений. «Поскольку системы становятся более интеллектуальными, мы можем перейти к полной автоматизации с помощью ИИ. Это может помочь людям сосредоточиться на вещах, которые AI не может сделать: на отношениях, цепочке поставок или проблемах с клиентами, а также на управлении работниками ».

По словам Даса, данные будут передаваться не только внутри отдельных интеллектуальных фабрик, но и между ними. «Машины смогут напрямую общаться с машинами», – объясняет она, в том числе машины, расположенные за пределами завода. Сетевые машины будут работать вместе, чтобы прогнозировать сбои и реагировать на них. Например, «машина на моем заводе может сказать машине на заводе за пределами площадки« выключен, я не хочу, чтобы вы производили детали », – говорит Дас.

ARTC создала версию дополненной реальности для своей фабрики моделей

ARTC создала версию дополненной реальности для своей фабрики моделей. В нем вы можете наблюдать за производством коробок передач (см. Выше), просматривать информационный поток между отдельными машинами и производственным интеллектуальным диспетчерским пунктом или узнавать больше о испытательных стендах. Фото: Центр передовых технологий и реконструкции

Сложные цифровые близнецы уже используются некоторыми из этих способов в НАСА, которое отслеживает космические корабли с использованием цифровых близнецов, а также в некоторой степени в General Electric, который создает цифровые близнецы некоторых из своих ветровых турбин и реактивных двигателей для контроля их производительности и переноски. Профилактическое обслуживание. Тем не менее, для использования этой технологии для производства необходимо создать гораздо больше индивидуальных версий.

К сожалению, корпорации иногда не хотят тестировать технологию самостоятельно, потому что они не хотели нарушать свои собственные возможности. Также сложно, говорит Вонг, собрать специалистов по производству из широкого круга ученых-аналитиков, которые могли бы внести полезный вклад.

Вот почему Вонг, Дас и их коллеги хотят предоставить компаниям средства для проверки концептуального тестирования, чтобы они могли расширить свои инвестиции в Industry 4.0 своим советам директоров и акционерам. «Потенциал такой большой, – объясняет Вонг, мотивируя проект. «Но не было демонстрационных или тестовых данных, которые доказали бы, что эта новая технология действительно может быть использована для оптимизации умных фабрик».

Созданная ARTC модельная фабричная песочница дает промышленности свободу экспериментировать и строить, а затем перенести новые технологии и лучшие практики на свои производственные линии. В дополнение к FMCG-компаниям, таким как Nestlé, это сотрудничество уже вызвало значительный интерес, среди прочего, среди корпораций аэрокосмической и тяжелой промышленности. «Мы ликвидируем разрыв между чистыми исследованиями и разработкой продуктов», – объясняет Дас. На сегодняшний день 69 компаний присоединились к ARTC и сделали это.

Industry 4.0 – умное фабричное преимущество Сингапура

Этой эпохе менее 10 лет, но Industry 4.0 амбициозно представляет новый тип фабрики, которая объединяет кибер мир – с его богатыми информационными потоками, визуализацией данных и искусственным интеллектом – и физический мир с его веретенами, машины и прессы.

В январе анализ Всемирного экономического форума, в котором приняли участие 100 стран, поставил Сингапур на передний план в этом меняющемся ландшафте, в результате чего он вошел в число 25 стран, которые наилучшим образом могут воспользоваться преимуществами «Индустрии 4.0». В своем обсуждении его авторы указали на сильные компетенции Сингапура в области исследований и разработок, экономическую сложность и открытость для торговли в качестве основных факторов.

Анализ СМИ отметил, что правительство Сингапура подтолкнуло к укреплению этой завидной позиции, отметив подход кнута и пряника с предоставлением грантов и сборов производителям, а также сильную финансовую поддержку для ряда систем поддержки, которые включают в себя две инициативы модельных заводов A * STAR. , Сингапур также недавно запустил Сингапурский индекс готовности промышленной индустрии, который помогает промышленным компаниям измерять свой прогресс в достижении стандартов Industry 4.0.

A * звездная модель фабричной инициативы

Инициатива по созданию фабрики моделей * STAR направлена ​​на преодоление технологических пробелов, с тем чтобы предприятия могли заново изобретать себя посредством технологических инноваций и внедрения. Есть два отделения – одно в Центре передовых технологий и технологий A * STAR (ARTC), а другое в Сингапурском институте технологий производства A * STAR (SIMTech). Они играют взаимодополняющую роль, демонстрируя эффективность передовых производственных технологий и направляя компании на разных этапах их пути внедрения технологий.

Основные технологии в разработке в ARTC включают в себя:

  • Подключенные датчики внутри машины;
  • Центральная диспетчерская, в которой на заводе собираются и визуально представляются данные;
  • Цифровые копии или «близнецы» физических машин, которые могут предсказывать и контролировать поведение машины;
  • Программное обеспечение, которое может моделировать и реагировать на производственные сбои и задержки;
  • Мобильные дисплеи данных и технологии дополненной реальности для помощи обслуживающему и ремонтному персоналу.

В основе всех этих технологий лежит масштабируемая, безопасная и без задержек архитектура данных.

По материалам phys.org