Система управления предприятием - участником ВЭД с использованием технологии цифрового двойника (на примере ООО «Башнефть»)
Современные условия ведения внешнеэкономической деятельности (ВЭД) требуют от предприятий внедрения передовых технологий и инновационных методов управления для повышения их конкурентоспособности на глобальном рынке. Одной из таких технологий является использование цифровых двойников, что позволяет оптимизировать процессы управления и повысить эффективность работы предприятия. В исследовании рассматривается система управления предприятием-участником ВЭД с использованием технологии цифрового двойника на примере ООО «Башнефть». В ходе анализа деятельности ООО «Башнефть» выявлены ключевые преимущества и недостатки текущей системы управления. Для повышения эффективности работы предприятия разработаны мероприятия по внедрению системы цифровых двойников, а также проведена оценка их потенциального воздействия на операционные и стратегические аспекты деятельности компании.
Внедрение цифровых двойников является шагом, соответствующим переходу промышленности в фазу «Индустрия 4.0» для понимая перспектив развития и точек роста, рассмотрим базовую терминологию и основные принципы спецификации и реализации.
Цифровизация–процесс внедрения цифровых технологий, повышающих производительность труда, конкурентоспособность и позволяющих получить реальный экономический эффект. Одним из самых распространенных цифровых решений в мире является цифровой двойник.
Цифровой двойник–это виртуальная копия реального физического объекта или процесса, которая имитирует его поведение и состояние в реальном времени на протяжении всего жизненного цикла. Такая цифровая модель может быть создана для широкого спектра объектов: от индивидуальных компонентов и оборудования до целых зданий и сложных систем.[1,c.15]
Цифровые двойники - технология созданная упростить и модернизировать работу физических объектов или процессов на предприятиях. Это гибридная модель, состоящая из цифрового протокола и средств сбора информации на физических прототипах. Данная технология интегрируется компаниями для решения определенных задач, прописанных в этапе планирования основной деятельности . Например, снизить издержки при производстве или уменьшить уровень брака и аварийных ситуации, а также обеспечить бесперебойную работу объекта. Сама терминология «Цифровой двойник» применяется в большинстве случаев в сфере промышленного производства.
Первые теоретические основы были заложены в 2003 году в публикации американского профессора и директора Центра управления жизненным циклом и инновациями в Технологическом институте Флориды Майкла Гривса [2,с.10].
Цифровой двойник технология собирательная, где данные хранятся в облачных хранилищах, безопасность которых стала возможна благодаря новым протоколам кибербезопасности, а также развитие технологии Edge Analytics. Это программное обеспечение собирающие и анализирующее данные непосредственно на объекте. По средству сравнения собственных ситуаций с шаблонами ситуаций, загруженных в облачное хранилище, и передает данные оператору. Цифровой двойник используется для оптимизации производственных процессов, прогнозирования поведения объекта в различных условиях, управления энергопотреблением и много другого. Он также может служить инструментом для более точной диагностики и предупреждения возможных проблем, что позволяет существенно снизить риски и повысить эффективность работы объекта. Кроме цифрового двойника также встречается понятие «цифровая тень» объекта. Цифровую тень можно определить как систему связей и зависимостей, описывающих поведение реального объекта, как правило, в нормальных условиях работы и содержащихся в избыточных больших данных, получаемых с реального объекта при помощи технологий промышленного интернета.
Главное отличие цифрового двойника от цифровой тени в том, что тень способна предсказать поведение реального объекта только в тех условиях, в которых осуществлялся сбор данных, но не позволяет моделировать ситуации, в которых реальный объект не эксплуатировался. Двойник, наоборот, способен смоделировать различные ситуации, проанализировать их и собрать статистические данные для увеличения точности его прогнозов. Существует несколько классификаций цифровых двойников. Они представлены на рисунках1.1 и 1.2. Рассмотрим принцип формирования и классификацию цифровых двойников международная классификация выделяет три типа цифровых двойников см рисунок 1.1.
Рисунок 1.1.Типы «цифровых двойников» по М. Гривзу
Прототипом является цифровой двойник, копирующий свойства физического объекта, содержит необходимые наборы информации для описания и создания физической единицы. Цифровой двойник -прототип является важной составляющей производственного процесса и используется с целью создания точной виртуальной модели изделия2. Данный тип цифрового двойника содержит информацию, которая необходима для описания и создания физических версий продуктов, такие как геометрическая и структурная модели, а также технические требования и условия.
Экземпляр — это тип цифрового двойника, описывающего конкретный физический объект, с которым установлена связь на протяжение всего срока службы. Цифровой двойник - экземпляр, с другой стороны, описывает конкретный физический объект, который находится в непосредственной связи с цифровым двойником в течение всего срока службы продукта3. Набор данных, который содержится в этом типе цифрового двойника, зависит от сценариев использования и может включать в себя 3D модели, список операций, результаты измерений и испытаний на экземпляре, а также рабочие состояния, полученные с датчиков. Цифровые двойники – экземпляры могут быть созданы на основе одного цифрового двойника – прототипа для нескольких физических объектов, но каждый из них будет иметь свои собственные цифровые двойники - экземпляры. Это позволяет производителям эффективно использовать уже существующие цифровые модели для создания новых физических объектов без необходимости разработки новых цифровых двойников-прототипов.
Агрегатор представляет собой объединение функций, он собирает данные со всех виртуальных прототипах. Агрегатор представляет собой объединение функций, он собирает данные со всех виртуальных прототипах и физических объектах, агрегатор анализирует данные с критическими, чтобы моментально определить сбой. Цифровой двойник – агрегатор представляет собой объединение всех остальных двойников. Он имеет доступ ко всем виртуальным прототипам и может запрашивать информацию о группе объектов. Также, агрегатор постоянно мониторит показания датчиков и сопоставляет эти показания с показаниями, которые были зафиксированы во время сбоя.
Рисунок 1.2. Типы «цифровых двойников» в зависимости от объекта построения
Принцип работы цифрового двойника состоит из трех шагов: видеть, думать, делать.
Рассмотрим цикл на примере технологической единицы на рисунке 1.3.
Первый шаг «видения» — это сбор данных с объекта, их можно разделить на эксплуатационные данные (температура, давление, глубина, объем и любые другие внутренние данные), и данные из окружающей среды (внешние факторы воздействия на объект). Второй шаг «думать» — это анализ полученных данных в соответствии с заданными технико-экономическими параметрами и протоколами, установленными системой безопасности. Алгоритм сравнивает с уже имеющимися в облачном хранилище данными с действующих объектов с максимально схожими параметрами и прорабатывает несколько вариантов, но финальный выбор при выборе оставляет оператору человеку.
Рисунок 1.3. Концептуальная схема цифрового двойника
Алгоритм сравнивает с уже имеющимися в облачном хранилище данными с действующих объектов с максимально схожими параметрами и прорабатывает несколько вариантов, но финальный выбор при выборе оставляет оператору человеку.
Третий шаг «делать» — это получение отсчета о работе анализ дееспособности производственной цепочки и выявление проблем и возможности их визуализации в 3D и быстрой возможности их локализации, искусственный интеллект (ИИ) в рамках цифрового двойника принимает соответствующее решение о самостоятельной нейтрализации неисправности или необходимости вмешательства человека. Вывод информации для работника осуществляется посредством простого программного интерфейса.[3,c.106] На рисунке 1.4 мы видим разницу между «цифровым» подходом в управлении производственным процессом и «Интеллектуальным» с использованием двойников, которые добавляют интеллектуальный анализ, компьютерное моделирование процессов и их оптимизация, а также контроль стабильного состояния объектов, основанное на собранных данных.
Рисунок 1.4. Цикл работы цифрового двойника при проектировании геологии и разработки месторождений.
Внедрение блока цифровых двойников дает принципиальное преимущество «Интеллектуальному» про активный подход как в показателях эффективности, так и в параметрах эксплуатации и уровня безопасности объекта.[4,c.28]
- Абрамов В.И., Туйцына А.А. Цифровые двойники-эффективные инструменты цифровой трансформации компании //Управление бизнесом в цифровой экономике. - 2021. - С. 33-39
- А. Прохоров, М. Лысачев, В. Боровков. Цифровой двойник. Анализ, тренды, мировой опыт. М.: ООО «АльянсПринт», 2020. 401 с.
- И. В. Греков, П. Н. Афонин. Совершенствование информационного обеспечения таможенных услуг при внедрении в процесс таможенного контроля технологии «цифрового двойника», а также семантических алгоритмов анализа заявленных сведений о товаре//Экономика и предпринимательство. 2020. № 6 (119). С. 1257-1262
- Бизнес-процессы промышленного предприятия: учеб.пособие / под ред. Н.Р. Кельчевской. - Екатеринбург: Изд-во Урал.ун-та, 2016. - 339 с
