CC BY
21УДК 621.86
СОЗДАНИЕ ЦИФРОВОГО ДВОЙНИКА МОБИЛЬНОЙ КАНАТНОЙ ДОРОГИ
В.И. Таричко
АО «Брянский автомобильный завод»
В статье рассмотрены концептуальные подходы и практические аспекты создания цифровых двойников инновационного вида транспортных систем - мобильных канатных дорог. Исследование выполнено при финансовой поддержке гранта Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых-докторов наук №МД-422.2020.8. Ключевые слова: канатная дорога, цифровой двойник.
В рамках четвертой промышленной революции и перехода к технологиям Индустрии 4.0 ключевое значение имеет создание цифровых двойников объектов или процессов. В частности, в условиях разработки и исследования нового поколения канатных транспортных систем в виде мобильных канатных дорог [1 - 3] требуется создание таких цифровых двойников. С использованием такого подхода возможно определить оптимальную структуру и параметры создаваемого оборудования, избежать существенных ошибок, ускорить процесс внедрения в эксплуатацию.
Цифровой двойник представляет собой математическое описание объекта или процесса, пригодное для обработки на компьютере. Следует отличать описание внешнего вида и описание рабочих процессов объекта (рис. 1).
Рис. 1. Структура цифрового двойника объекта машиностроения
В рамках единого цифрового двойника одни модели описывают внешний вид объекта. Это могут быть трехмерные геометрические твердотельные или поверхностные модели, созданные в САО-системах. Другие модели описывают рабочие процессы объекта. Для этого широкое распространение получили имитационные модели, а также численные методы расчета, реализованные в САЕ-системах [4, 5].
Реальный объект преобразуется в цифровые модели не напрямую. Сначала создается цифровое описание объекта, учитывающее все существенные в рамках решаемой задачи признаки. Например, при исследовании передвижения базовой станции мобильной канатной дороги базовое шасси представляет собой транспортное средство, имеющее двигатель, трансмиссию, соответствующие системы. Рабочие процессы характеризуются изменением скорости движения, вибрационными воздействиями неровности пути и т.д. Если же базовая станция смонтирована в месте применения, то все перечисленные характеристики не существенны. В этом случае базовое шасси представляет собой опорное неподвижное основание.
Цифровая модель внешнего вида включает в себя модели отдельных элементов, например, модель приводного шкива мобильной канатной дороги включает в себя модель оси, модель шкива, модели подшипников и т.д. Отдельным элементам модели внешнего вида, т.е. отдельным деталям и узлам машины, соответствуют подмодели рабочих процессов. Модели рабочих процессов могут быть детерминированными и имитационными, позволяющими исследовать случайные процессы.
Разработанные цифровые двойники одних машин могут применяться при проектировании других. Например, модели промышленных роботов могут использоваться при создании кранов-манипуляторов и специальных машин [5].
Пример создания цифровой модели внешнего вида объекта приведен на рис. 2. С использованием САБ-системы Компас-ЭБ была построена трехмерная геометрическая модель макета мобильной канатной дороги. Модель является сборкой, состоящей из моделей отдельных элементов конструкции.
а)
Рис. 2. Модель внешнего вида макета мобильной канатной дороги: а - макет в сборе; б - модель базовой станции
Цифровой двойник мобильной канатной дороги целесообразно строить с использованием методологии, подробно рассмотренной в работе [6]. Она предполагает создание цифровой модели рабочих процессов объекта в виде комплексной математической модели, учитывающей сложное взаимодействие значащих подсистем. Структура комплексной математической модели мобильной канатной дороги показана на рис. Э.
к
о ол
О н
43
^
43
X
р
л о
X о
рэ
Я О
я Й о я о X о
КС
3
о
к л о о я о Кс
О Й о Й к
а
о*
00 I
г;
О «
г;
¡о а
О «
О
Оо О Оо
О
^
О. О
а а О
Оо О
а
г;
05 О
г;
о К) о
Модель системы управления
Модель 01фужающей среды
о
Рассмотренная методология создания цифровых двойников объекта машиностроения будет в дальнейшем применена при разработке научных основ проектирования многоцелевых многоканатных систем с интеллектуальным управлением в целях создания мобильных канатных дорог и модернизации систем городского внеуличного транспорта на основе технологии «Канатное метро».
Список литературы
1. Лагерев, А.В. Концепция инновационной системы городского транспорта «Канатное метро города Брянска» / А.В. Лагерев, И.А. Лагерев, А.А. Короткий, А.В. Панфилов // Вестник Брянского государственного технического университета. - 2012. -№3. - С. 12-15.
2. Лагерев, А.В. Обеспечение общей устойчивости базовых колесных станций мобильных канатных дорог / А.В. Лагерев, В.И. Таричко, С.П. Солдатченков // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. - 2019. - №2. - С. 210-220.
3. Лагерев, И.А. Создание экспериментального макета мобильной канатной дороги с использованием 3D-печати / И.А.Лагерев, В.И. Таричко, С.П. Солдатченков, Д.А. Игнатов // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. - 2019. -№2. - С. 221-230.
4. Вершинский, А.В. Расчет металлических конструкций подъемно-транспортных машин методом конечных элементов / А.В. Вершинский, И.А. Лагерев, А.Н. Шубин, А.В. Лагерев. - Брянск: РИО БГУ, 2015. - 210 с.
5. Лагерев, И.А. Сравнительный анализ гидравлических кранов-манипуляторов транс-портно-технологических машин и гидравлических манипуляторов промышленных роботов / И.А. Лагерев // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. -2016. - №3. - С. 16-43.
6. Лагерев И.А., Лагерев А.В. Современная теория манипуляционных систем мобильных многоцелевых транспортно-технологических машин и комплексов. Конструкции и условия эксплуатации. - Брянск: РИО БГУ, 2018. - 190 с.
7. Таричко, В.И. Комплексная математическая модель мобильного транспортно-пере-грузочного канатного комплекса / В .И. Таричко, А.В. Химич // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. - 2019. - №4. - С. 523-532.
Сведения об авторе
Таричко Вадим Игоревич - кандидат технических наук, заместитель генерального директора - главный конструктор АО «Брянский автомобильный завод», e-mail: 32.6909@mail.ru.
DIGITAL MODEL CREATION OF A MOBILE ROPEWAY
V.I. Tarichko
Bryansk Automobile Plant JSC
The article deals with conceptual approaches and practical aspects of creating digital models of an innovative type of transport systems - mobile cable cars. The study was supported by President Grant for Government Support of Young Russian Scientists No. №MD-422.2020.8. Keywords: ropeway, model, digital model.
References
1. Lagerev A.V., Lagerev I.A., Korotkiy A.A., Panfilov A.V. / The concept of an innovative urban transport system «Cable car metro of the city of Bryansk» // Vestnik Bryanskogo gosudarstven-nogo tekhnicheskogo universiteta. - 2012. - №3. - P. 12-15.
2. Lagerev A.V., Tarichko V.I., Soldatchenkov S.P. General stability of a base vehicle of a mobile ropeway // Nauchno-tekhnicheskiy vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo universiteta. -2019. - №2. - P. 210-220.
3. Lagerev I.A., Tarichko V.I., Soldatchenkov S.P., Ignatov D.A. The experimental model creation of a mobile ropeway by 3D-printing // Nauchno-tekhnicheskiy vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo universiteta. - 2019. - №2. - P. 221-230.
4. Vershinskiy A.V., Lagerev I.A., Shubin A.N., Lagerev A.V. Calculation of metal structures of lifting and transport machines by the finite element method. - Bryansk: RIO BGU, 2015. - 210 p.
5. Lagerev I.A. Comparative analysis of hydraulic crane-manipulating installations transport and technological machines and industrial robots hydraulic manipulators // Nauchno-tekhnicheskiy vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo universiteta. - 2016. - №3. - P. 16-43.
6. Lagerev I.A., Lagerev A.V. Modern theory of manipulation systems of mobile multi-purpose transport and technological machines and complexes. Design and operating conditions. -Брянск: RIO BGU, 2018. - 190 p.
7. Tarichko V.I., Khimich A.V. Comprehensive model of the mobile transport and overloading rope complex // Nauchno-tekhnicheskiy vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo universiteta. -2019. - №4. - P. 523-532.
About author
Tarichko V.I. - Candidate of Technical Sciences, Deputy general director - General designer, Bryansk Automobile Plant JSC, e-mail: 32.6909@mail.ru.
