CC BY
0УДК 004.94:303.732.4:661.11:681.518 doi:10.18720/SPBPU/2/id24-179
Бессарабов Аркадий Маркович 1,
заместитель директора по науке, д-р техн. наук, профессор;
Гришаева Доминика Андреевна 2, научный сотрудник;
Трохин Василий Евгеньевич 3, директор, канд. хим. наук
РАЗРАБОТКА ЦИФРОВОГО ДВОЙНИКА НАУЧНО-ПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА МАЛОТОННАЖНОЙ ХИМИИ
1 2 3 Россия, Москва, АО Научный центр «Малотоннажная химия»;
1 bessarabov@nc-mtc.ru, 2 dicramble@yandex.ru, 3 trokhin@nc-mtc.ru
Аннотация. В рамках инновационного развития научно-промышленного комплекса малотоннажной химии проведены работы по созданию цифровых двойников ведущего предприятия малотоннажной химии АО «ЭКОС-1» и одного из ведущих отраслевых институтов малотоннажной химии - АО Научный центр «Малотоннажная химия». На первом этапе разработки с помощью системы компьютерной поддержки Autodesk Revit создана 3Б-модель складского хозяйства АО «ЭКОС-1», включающая новое множество 3Б-моделей специализированного оборудования (стеллажи, коробки, паллеты, погрузчики). При создании цифрового двойника Научного центра с помощью системы Blender разработана 3Б-модель аналитической лаборатории хроматографического анализа, включающая проектную ЭБ-модель и базы данных по элементам модели. К элементам относятся аналитические приборы и вспомогательное оборудование.
Ключевые слова: цифровой двойник, 3D-модель, малотоннажная химия, научно-промышленный комплекс, аналитическая лаборатория, складское хозяйство.
Arkady M. Bessarabov 1,
Deputy Director for Science, Doctor of Technical Sciences, Professor;
Dominika A. Grishaeva 2, Research Associate;
Vasiliy E. Trokhin 3, Director, Candidate of Chemical Sciences
DEVELOPMENT OF A DIGITAL TWIN OF SCIENTIFIC AND INDUSTRIAL COMPLEX OF FINE CHEMISTRY
1 2 3 R&D Centre "Fine Chemicals", Moscow, Russia;
1 bessarabov@nc-mtc.ru, 2 dicramble@yandex.ru, 3 trokhin@nc-mtc.ru
Abstract. As part of the innovative development of the scientific and industrial complex of low-tonnage chemistry, work was carried out to create digital counterparts of the leading enterprise of low-tonnage chemistry JSC "EKOS-1", and one of the leading
industry institutes of low-tonnage chemistry — R&D Centre "Fine Chemicals". At the first stage of development, with the help of the Autodesk Revit computer support system, a 3D model of the warehouse facilities of EKOS-1 JSC was created, including a new set of 3D models of specialized equipment (racks, boxes, pallets, loaders). When creating a digital twin of the Scientific Center using the Blender system, a 3D model of the analytical laboratory for chromatographic analysis was developed, including a 3D design model and databases on model elements. The elements include analytical instruments and auxiliary equipment.
Keywords: digital twin, 3D model, fine chemicals, scientific and industrial complex, analytical laboratory, warehouse.
Введение
В условиях развития пятого и формирования основ шестого технологического уклада химическая отрасль является одной из приоритетных в управлении инновационными процессами [1]. Малотоннажная химия является одним из важнейших направлений в структуре химической промышленности [2].
Одним из перспективных направлений обеспечения экономики продукцией малотоннажной химии является более тесное объединение науки и производства. Рассматривается совместная работа промышленного предприятия АО «ЭКОС-1» и созданного на его основе АО Научный центр «Малотоннажная химия». Получившийся научно-производственный кластер (НПК) является лидером российского рынка химических реактивов и особо чистых веществ [3].
Одним из путей инновационного развития и модернизации является создание цифрового двойника (Digital Twin) НПК малотоннажной химии. Цифровые двойники — это инновационные технологии, способные произвести революцию в работе НПК. Они представляют собой виртуальные копии физических объектов, процессов или систем, которые создаются с помощью компьютерного моделирования, симуляции и методов анализа данных [4].
1. Разработка цифрового двойника предприятия АО «ЭКОС-1»
Одним из основных российских производителей материалов реактивной квалификации и особой чистоты является промышленное предприятие АО «ЭКОС-1». За 34 года работы завода создана развитая производственная инфраструктура и система логистики. «Экос-1» поставляет продукцию по всей России и на экспорт. Дилерская сеть представлена в 14 городах России.
Рис. 1. Виртуальное 3D-моделирование предприятия (АО «ЭКОС-1»)
На первом этапе работа была сосредоточена на направлении «Складское хозяйство», к которому принадлежат 6 складов для сырья и готовой продукции (рис. 2).
Рис. 2. Виртуальное моделирование складского хозяйства
Склад является одним из важнейших элементов логистической системы. В настоящее время ни одно предприятие не сможет полноценно работать без наличия системы управления складским хозяйством. Со-
временный склад — это сложное техническое сооружение, состоящее из многочисленных взаимосвязанных элементов. Он имеет определенную структуру и выполняет ряд функций по преобразованию материальных потоков, а также накапливанию, переработке и распределению сырья и продукции между потребителями [5].
С применением программного обеспечения Autodesk Revit были построены ЗБ-модели складов, а также их внутренняя составляющая. Все модели максимально похожи на оригинальные объекты. ЗБ-модели интегрируются в среду разработки Unity 3D для создания виртуального пространства склада, его визуализации, оптимизации логистики и интерактивного взаимодействия с потребителем.
Создано новое множество ЭБ-моделей специализированного оборудования: стеллажи, коробки, паллеты, лампы и двери (рис. 3). Для построения экспозиции и рендерных фотографий был использован плагин Enscape. С его помощью возможно перемещение в проекте, создание фотографий с разрешением до 4К, выставление специальных настроек RTX Raytracing и Grass Rendering, создание роликов и виртуального путешествия по проекту.
Рис. 3. ЗБ-модели внутреннего оборудования складов АО «ЭКОС-1»
Большое значение имеет системный подход к формированию информационной 3D-модели АО «ЭКОС-1». Разработанная 3D-модель склада используется для маркетинговых работ и позволяет эффектно продвигать, находящуюся на складе готовую продукцию. Сравнивая с предыдущей складской логистикой, можно отметить новые перспективные элементы ресурсосбережения
Виртуальная 3D-модель складского хозяйства позволяет осуществлять более быстрый поиск необходимой информации, минимизирует время складских операций и экономит трудовые ресурсы.
2. Разработка цифрового двойника НЦ «Малотоннажная химия»
Научный центр «Малотоннажная химия» специализируется на разработках полного цикла: от идеи до внедрения технологических решений на производстве. Специалисты центра занимаются научными разработками для микроэлектроники, фармацевтики, авиационно-космической отрасли и военно-промышленного комплекса. Научный центр разрабатывает инновационные материалы, создает химические композиции и технологии, контролирует качество продукции и проводит аналитические исследования. Исследовательские лаборатории оснащены современными приборами и оборудованием.
На рисунке 4 приведены фотография и 3D-модель здания, в котором находится Научный центр. На последнем 11-м этаже расположены исследовательские подразделения ^D-модель). Их расположение также отражено в 3D-модели. В графической 2D-модели этажа в формате PNG (для печати) отражена планировка — расположение комнат, окон и дверных проемов, а также лифтов. Это помогает точно визуально представить объект. Кроме чертежа введена таблица с распределением помещений (подразделений).
Рис. 4. Виртуальная 3Б-модель Научного центра «Малотоннажная химия»
Аналитические лаборатории (химического и инструментального анализа) Научного центра «Малотоннажная химия» совместно с аналитической службой завода АО «ЭКОС-1» осуществляют разработку общих подходов к анализу реактивов и высокочистых веществ, выбор методов анализа основных групп примесей, разработку оптимальных алгоритмов анализа особо чистых продуктов, сырья для их получения и полупродуктов. В настоящее время разрабатывается информационная 3D-модель аналитической лаборатории инструментального анализа, включающая проектную 3D-модель и базы данных по элементам модели. К элементам относятся аналитические приборы и вспомогательное оборудование. На рисунке 5 приведена ЭБ-модель одного из помещений лаборатории инструментального анализа (группа хроматографии).
Системой компьютерной поддержки является Blender (Blender Foundation, Нидерланды). Это мощный профессиональный инструмент, для комплексного 3D моделирования, осуществления анимации сцен и рендеринга визуальных эффектов [4].
Использование данного пакета позволяет создать цифровой двойник аналитической лаборатории, который можно использовать для имитации внутренних рабочих процессов.
Рис. 5. Виртуальная 3D-модель группы хроматографии (а — фото лаборатории, б — ЭБ-модель лаборатории, в — 2D план лаборатории)
Заключение
Проведены работы по созданию цифровых двойников ведущего предприятия малотоннажной химии АО «ЭКОС-1» и, созданной на его основе, научной организации — АО Научный центр «Малотоннажная химия». С помощью системы компьютерной поддержки Autodesk Revit создана ЭБ-модель складского хозяйства АО «ЭКОС-1», включающая новое множество 3Б-моделей специализированного оборудования. На базе системы Blender разработана 3Б-модель аналитической лаборатории Научного центра, включающая проектную 3Б-модель и базы данных по элементам модели.
Список литературы
1. Шинкевич А.И., Кудрявцева С.С. Химическое предприятие как объект управления в модели открытых инноваций // Химическая промышленность сегодня. -2015. - № 7. - С. 5-11.
2. Клевцов А.А., Трохин В.Е., Бессарабов А.М., Стоянов О.В. Разработка стратегии координирующего органа для эффективного управления производством продукции малотоннажной химии в РФ // Вестник технологического университета. -2019. - Т. 22. - № 11. - С. 141-145.
3. Бессарабов А.М., Трохин В.Е., Черных Е.Е., Степанова Т.И. Управление информационными ресурсами научно-промышленного комплекса малотоннажной химии // Математические методы в технике и технологиях. - 2021. - № 9. - С. 61-64.
4. Сухомлинов А.И. Интеграция цифровых двойников в промышленные предприятия // Информационные системы и технологии. - 2021. - № 6 (128). - С. 56-64.
5. Bessarabov A., Trokhin V., Mindlin G., Vasilenko V. Virtual model of the production of chemical reagents and highly pure substances // Chemical Engineering Transactions. - 2022. - Vol. 94. - Pp. 529-534.
УДК 65.012
doi:10.18720/SPBPU/2/id24-180
Культин Никита Борисович 1,
канд. техн. наук, доцент;
Сурина Алла Валентиновна 2,
канд. техн. наук, доцент
МОДЕЛИ И ИНСТРУМЕНТЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОРТФЕЛЕМ ТЕХНОЛОГИЙ ПРЕДПРИЯТИЯ
1 2 Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский политехнический
университет Петра Великого;
1 kultin_nb@sbpstu.ru, 2 surina_av@spbstu.ru
Аннотация. Рассмотрены модели и инструменты управления портфелем технологий предприятия. Показано, что для решении задач управления технологическим портфелем возможно и правомерно использование моделей и инструментария проектного управления. Установлено, что используемые на практике методы формирования портфеля технологий рассматривают проекты как независимые; игнорирование связей приводит к неадекватности модели и неверным управленческим решениям. Показано, что применение статистических методов ограничено недостаточным объемом статистики, необходимой для анализа технологии. Установлено, что следует использовать методы группы когнитивной эмуляции. Предложено на этапе формирования портфеля технологий использовать экспертную систему.
Ключевые слова: портфель технологий, управление портфелем технологий, стратегия развития предприятия.
