CC BY
18DOI 10.47576/2712-7516_2021_5_2_115 УДК 338.24
ОСОБЕННОСТИ СОЗДАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ЦИФРОВЫХ
ДВОЙНИКОВ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ ОБОРОННО-ПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА
Попков Денис Владимирович,
кандидат экономических наук, генеральный директор, АО «ММЗ «Авангард», Россия, г. Москва, e-mail: d_v_popkov@mail.ru
В статье рассмотрены особенности, обнаруживаемые при создании и применении цифровых двойников изделий, производимых на предприятиях оборонно-промышленного комплекса, а также происходящие на их основе преобразования производственных систем. Указано, что в современных условиях существуют двойники производственных систем, включающие инжиниринговую и эксплуатационную цифровые модели. Описаны составные элементы данных цифровых моделей и их применение в практической деятельности.
Ключевые слова: цифровые двойники; производственная система; изделия; жизненный цикл; цифровая модель; производство; программное обеспечение.
UDC 338.24
FEATURES OF THE CREATION AND USE OF DIGITAL TWINS
OF THE PRODUCTION SYSTEM OF A HIGH-TECH ENTERPRISE OF THE MILITARY-INDUSTRIAL COMPLEX
Popkov Denis Vladimirovich,
Candidate of Economic Sciences, General Director, AO MMZ Avangard, Russia, Moscow, e-mail: d_v_popkov@mail.ru
The article examines the features found in the creation and use of digital twins of products manufactured at the enterprises of the military-industrial complex, as well as the transformations of production systems taking place on their basis. It is indicated that in modern conditions there are twins of production systems, including engineering and operational digital models. The constituent elements of these digital models and their application in practice are described.
Keywords: digital twins; production system; products; life cycle; digital model; production; software.
В настоящее время, учитывая преобразования в промышленности, весомую роль играют инструменты цифровизации [6], обеспечивающие долгосрочную устойчивость производственной системы высокотехнологичных предприятий.
Известно, что применение цифровых двойников в деятельности предприятий оборонно-промышленного комплекса имеет актуальное значение, потому что это позволяет облегчить функционирование производ-
ственной системы, а также оптимизировать процессы изготовления продукции военного назначения [2].
Напомним, что производственная система представляет собой технологический комплекс, содержащий оборудование, приборы и устройства, используемые в производстве, совместная работа которых дает возможность создавать объекты по назначению.
Разработки в области применения цифровых двойников дают представление о том,
что наблюдение за объектами производится в рамках определенного программного процесса, осуществляемого с помощью средств информационных технологий [3].
Принимая во внимание направления, которые являются исходными положениями в области цифровизации, укажем основные из них:
- управление жизненным циклом изделия;
- большие данные;
- организация производства и изготовления;
- киберфизические системы;
- интернет вещей;
- функциональная совместимость.
В рамках направления, именуемого управлением жизненным циклом изделия, формируется цифровой двойник изделия. В последующем, в рамках организации производства и изготовления образуется цифровая форма материальных потоков. Именно эта форма и является цифровым двойником производственной системы предприятия.
Обратимся к содержанию элементов цифрового двойника изделия. Такими элементами являются:
- геометрическая и структурная форма изделия;
- совокупность сведений для определения процессов, осуществляемых в изготавливаемых изделиях;
- данные о технологических процессах образования и соединения составляющих компонентов изделия;
- система управления жизненным циклом изделия.
Заметим, что цифровой двойник изделия позволяет применять преобразованную числовую форму с параметрами износа и производительности изделия с вносимыми в них изменениями. Сведения, поступающие от контроллеров, которые присоединены к частям изделия, должны отправляться к цифровому двойнику изделия для того, чтобы оценивать и предвидеть действия объекта при его эксплуатации.
Очевидно, что цифровой двойник отождествляет созданное в реальности изделие, а также дает представление о несуществующем, но изготавливаемом в ближайшей перспективе изделии. И все сведения, поступающие от реально действующего изделия, обязательно собираются и по результатам проверки цифрового двойника изделия.
Заслуживает внимание то, что цифровые двойники используются в полном объеме на каждом этапе жизненного цикла изделия.
Цифровые двойники изделий могут иметь различные характеристики, что указывает на существование определенных видов двойников. Во-первых, есть цифровые двойники, которые представляют собой действующие модели изделий. Данные модели включают сведения, служащие для изображения и формирования реальных разновидностей изделий. Такие цифровые двойники дублируют настоящие изделия. Во-вторых, существуют цифровые двойники, отображающие определенно-действующий тип конкретной общности изделий. Рассматриваемые двойники взаимосвязаны с таким типом в течение всего периода его эксплуатации и включают производственную и эксплуатационную форму изделий. Это говорит о том, что в них сохранены:
- описание всех операций при создании изделия;
- используемые средства;
- статистические данные об отклонениях при эксплуатации изделий, обслуживании и ремонте и прочие сведения.
Поэтому логично то, что такого рода цифровые двойники претерпевают различные преобразования, соответствующие вносимым изменениям в реально действующие типы изделий.
В-третьих, присутствуют цифровые двойники, объединенные в систему. Данная система управляет реально существующими и действующими типами общности изделий. В том числе указанной системе доступны любые цифровые двойники изделий.
Внедрение цифровых двойников привело к модификации производственных систем промышленных предприятий. Это связано с тем, что существующие производственные системы в малой степени восприимчивы к применению цифровых двойников изделий при технологической организации производства и регулировании этапов формирования данных изделий. В том числе виртуальные формы изделий не влияют в полной мере, когда речь идет о направлениях совершенствования материальных потоков в процессе изготовления изделий.
Необходимо учитывать, что жизненный цикл самой производственной системы не со -
поставим с жизненным циклом создаваемых изделий. Существенным моментом является то, что производственная система предприятия при эксплуатации претерпевает преобразования функционального и структурного характера. Данные обстоятельства выражаются в обязательности модернизации производственной системы при внесении новой номенклатуры или программы выпуска продукции. В итоге данных преобразований в производственной системе образуется совокупность настроек, необходимых для производства изделий по назначению [1].
Целевая установка, заданная цифровиза-цией производственной системы, основана на положении, указывающем на открытость производства [5] и своевременность контроля происходящих преобразований. Это дает возможность регулировать материальные потоки. Цифровой двойник производственной системы способствует имитации возможных преобразовательных функций и определяет их конечные результаты при исполнении.
Можно сказать, что в процессе управления жизненным циклом используются цифровые двойники изделий. В то же время в рамках организации производства и изготовления все операции сведены к оптимизированному применению приборов, устройств и оборудования на основании цифровизации производственных процессов. В связи с этим появляется обязательность использования цифрового двойника производственной системы как средства, имитирующего процессы производства [4].
Следовательно, наряду с созданием цифрового двойника изделия происходит образование цифрового двойника производственной системы в соответствии с ее структурой.
Рассмотрим содержание цифрового двойника производственной системы. В его содержании выделяются следующие элементы:
- инжиниринговая модель;
- эксплуатационная модель.
Конкретизируем указанные модели производственной системы. Начнем с инжиниринговой модели. Состав данной модели включает:
- количественное отображение средств, которыми располагает предприятие;
- организационное построение системы
оборудования, предназначенного для производства изделий;
- совокупность приспособлений для установки и закрепления заготовок и инструмента, выполнения сборочных операций;
- перечень продукции, выпускаемой предприятием, объединенный в определенные группы;
- комплекс аппаратных средств, осуществляющих собирание сведений о настоящем состоянии приборов, устройств и других объектов.
Содержание эксплуатационной модели выглядит следующим образом. Начнем с того, что данная модель представляет собой программную среду, в которой описывается совокупность организационно-управленческих и производственно-технологических процессов предприятия. Кроме того, эксплуатационная модель производственной системы существует для создания документов, в которых содержатся планы, графики и другие необходимые положения по производству продукции, ее обслуживанию и ремонту.
Отмечено, что в практической деятельности эксплуатационная модель является достаточно трудоемкой. Это выражается в том, что цифровому двойнику производственной системы надлежит:
- осуществлять подготовительные мероприятия для формирования управленческих решений;
- передавать действительно происходящие производственные операции;
- проводить процедуры, представляющие собой имитацию процессов производства.
Таким образом, существование цифрового двойника многогранно. Это наблюдается в наличии непосредственно цифрового двойника выпускаемого изделия. Поэтому налицо связь данного двойника как с самим изделием, так и с процессом производства изделия. Следовательно, подлежит цифро-визации и сама производственная система предприятия. Применение цифровых двойников производственных систем раскрывает содержание инжиниринговой и эксплуатационных моделей. При помощи программного обеспечения цифровые двойники позволяют поддерживать рабочие параметры изделий как в стадии их разработки, так и в изготовленном виде.
Список литературы_
1. Долгов, В. А. Основные подходы к формированию информационной модели производственно-технологической системы машиностроительного предприятия / В. А. Долгов, А. А. Кабанов // Автоматизация. Современные технологии. - 2018. - № 4. - С. 178-184.
2. Закутнев, С. Е. Использование стандартизации и технического регулирования в современной межгосударственной военно-экономической конкуренции / С. Е. Закутнев, А. А. Рязанов // Информационно-экономические аспекты стандартизации и технического регулирования. - 2021. - № 1 (59). - С. 17-21.
3. Соломенцев, Ю. М. «Цифровой двойник» производственной системы - перспективный инструмент повышения эффективности станочного парка машиностроительного предприятия / Ю. М. Соломенцев, Е. Б. Фролов // Станочный парк. - 2018. - № 8. - С. 36-39.
4. Соломенцев, Ю. М. Планирование в современных системах управления производством / Ю. М. Соломенцев, Р. Р. Загидуллин, Е. Б. Фролов // Технология машиностроения. - 2010. - № 4. - С. 76-81.
5. Фролов, Е. Б. Как добиться «прозрачности» производства, или Стандарты ИСО и промышленный софт на предприятии / Е. Б. Фролов, В. В. Крюков, Д. М. Тимофеев, А. В. Крюков // Генеральный директор. - 2010. -№ 11. - С. 22-27.
6. Чистов, И. В. Проблемы формирования цифровой системы управления экономической деятельностью предприятия оборонно-промышленного комплекса / И. В. Чистов, В. Г Астахов, С. В. Школьная // Вопросы контроля хозяйственной деятельности и финансового аудита, национальной безопасности, системного анализа и управления : сборник материалов III Всероссийской научно-практической конференции / Аналитический центр Минобрнауки России. - 2018. - С. 23-26.
References _
1. Dolgov V.A., Kabanov A.A. Basic approaches to the formation of an information model of the production and technological system of a machine-building enterprise. Automation. Modern technologies. 2018. No. 4. Pp. 178-184.
2. Zakutnev S.E., Ryazanov A.A. The use of standardization and technical regulation in modern interstate military-economic competition. Information and economic aspects of standardization and technical regulation. 2021. № 1 (59). Pp. 17-21.
3. Solomentsev Y.M., Frolov E.B. «Digital twin» of the production system is a promising tool to improve the efficiency of the machine Park the machine-building enterprises. Machine Park. 2018. No. 8. Pp. 36-39.
4. Solomentsev Y.M., Zagidullin R.R., Frolov E.B. Planning in the modern production management systems. Mechanical engineering. 2010. No. 4. Pp. 76-81.
5. Frolov E.B., Kryukov V.V., Timofeev D.M., Kryukov A.V. How to achieve «transparency» of production, or ISO standards and industrial software at the enterprise. General Director. 2010. No. 11. Pp. 22-27.
6. Chistov I.V., Astakhov V.G., Shkolnaya S.V. Problems of forming a digital management system for the economic activity of an enterprise of the military-industrial complex. Issues of control of economic activity and financial audit, national security, system analysis and management. Collection of materials of the III All-Russian Scientific and Practical Conference. FGBNU «Analytical Center» of the Ministry of Education and Science of Russia. 2018. Pp. 23-26.
