CC BY
6
УДК 004.94: 303.732.4: 661.11: 681.518
Миндлин Г.М., Василенко В.А., Трохин В.Е., Бессарабов А.М.
ВИРТУАЛЬНАЯ 3D-МОДЕЛЬ СКЛАДСКОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ЦИФРОВОГО ДВОЙНИКА ПРЕДПРИЯТИЯ АО «ЭКОС-1»
Миндлин Глеб Михайлович - бакалавр 4 курса кафедры информационных компьютерных технологий Василенко Виолетта Анатольевна - к.т.н., доцент кафедры информационных компьютерных технологий ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева», Россия, Москва, 125047, Миусская пл., д. 9. Трохин Василий Евгеньевич - к.х.н., директор.
Бессарабов Аркадий Маркович - д.т.н., профессор, заместитель директора по науке, bessarabov@nc-mtc.ru; АО Научный центр «Малотоннажная химия», Россия, Москва, 107564, ул. Краснобогатырская, д. 42.
Проведены работы по созданию цифрового двойника одного из ведущих предприятий малотоннажной химии -АО «ЭКОС-1». На первом этапе были разработаны SD-модели складского комплекса предприятия. Моделирование проводилось с помощью системы компьютерной поддержки Autodesk Revit. В процессе моделирования создано новое множество SD-моделей специализированного оборудования (стеллажи, паллеты, погрузчики) и тары (канистры, упаковки).
Ключевые слова: цифровой двойник, SD-модель, малотоннажная химия, промышленное предприятие, складское хозяйство, специализированное оборудование
VIRTUAL 3D MODEL OF THE WAREHOUSE COMPLEX FOR THE DIGITAL TWIN OF THE ENTERPRISE JSC EKOS-1
Mindlin G.M.1, Vasilenko V.A.1, Trokhin V.E.2, Bessarabov A.M.2
1 D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow
2 R&D Centre "Fine Chemicals", Moscow, Russia
Work has been carried out to create a digital twin of one of the leading small-tonnage chemistry enterprises - JSC EKOS-1. At the first stage, 3D models of the warehouse complex of the enterprise were developed. Modeling was carried out using the computer support system Autodesk Revit. In the process of modeling, a new set of 3D models of specialized equipment (racks, pallets, loaders) and containers (canisters, packages) was created. Keywords: digital twin, 3D model, fine chemistry, industrial enterprise, warehousing, specialized equipment
Разрабатывается цифровой двойник предприятия АО «ЭКОС-1», включающий проектную 3D-модель и базы данных по элементам модели [1]. Системой компьютерной поддержки выбран Autodesk Revit -программный комплекс, реализующий принцип информационного моделирования зданий (BIM -Building Information Modeling) [2]. Информационная модель является цифровым прототипом объекта, в котором однозначно определен каждый его элемент и обеспечена их логическая взаимосвязь. Именно структура и взаимосвязи - основные элементы информационной модели [3].
На первом этапе работа была сосредоточена на направлении «Складской комплекс», к которому принадлежат 6 складов для сырья и готовой продукции (рис. 1). Склад является одним из важнейших элементов логистической системы. В настоящее время ни одно предприятие не сможет полноценно работать без наличия системы
управления складским хозяйством. Современный 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 [4].
С применением программного обеспечения Autodesk Revit были построены 3D-модели складов (рис. 1). Рассматривается склад готовой продукции № 10. На следующем этапе более подробно моделируется внутренняя составляющая склада (рис. 2). Все модели максимально похожи на оригинальные объекты. 3D модели интегрируются в среду разработки Unity 3D для создания виртуального пространства склада, его визуализации, оптимизации логистики и интерактивного взаимодействия с потребителем.
Рис. 1 Виртуальное моделирование складского комплекса
Рис. 2 Виртуальные 3Б-модели внутреннего оборудования склада готовой продукции
Приведены (рис. 2) сделанные с помощью программы Revit фотографии в различных ракурсах ЭБ-модели внутреннего оборудования склада №10. Для реализации этой задачи предварительно создано новое множество 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 видеоряда и виртуального путешествия по проекту.
■
Модель стеллажа
Модель ворот
Модельпаллета стремя коробками
Модель погрузчика
Рис. 3 Виртуальные 3D-модели элементов складского хозяйства АО «ЭКОС-1»
Одним из внутренних элементов складского хозяйства являются палетты (рис. 3). Они представляют собой транспортную многооборотную тару. Это самостоятельная транспортная единица, предназначенная для перевозки, комплектации, складирования и хранения продукции. Палетты (поддоны) используются для перевозки тяжелых, либо крупногабаритных грузов. С их помощью легко перемещать товар по территории склада и осуществлять погрузочно-разгрузочные работы.
Для хранения продукции на товарных складах используется в основном стеллажное оборудование. Стеллажи подразделяют на универсальные и специальные. Универсальные стеллажи
используются для хранения самого широкого спектра товаров. Наиболее распространенным типом являются полочные стеллажи, которые представляют собой ряд полок, закрепленных на вертикальных стойках (рис. 3). К универсальным стеллажам также относят клетчатые, ящичные, каркасные и гравитационные стеллажи. Специальные
стеллажи используют для хранения определенных типов товаров. Специальные стеллажи подразделяются на стоечные и консольные.
Важную роль в оборудовании склада имеют погрузочно-разгрузочные машины,
которые используются для механизации погрузочно-разгрузочных работ, внутри складского перемещения и складирования грузов. Они включают в себя электрические и автомобильные вилочные погрузчики и электроштабелеры. Электропогрузчики
(рис. 3) питаются от аккумуляторных батарей и предназначаются для использования в крытых помещениях. Грузоподъемность электропогрузчиков составляет от 0,5 до 5 тонн, высота подъема груза от 2 до 6 метров.
Тара для химической продукции включает в себя большой перечень наименований, отличающихся различными параметрами. Для размещения химических веществ могут использоваться банки, бутылки, канистры (рис. 4) и т.д. Объем может варьироваться от 10 мл (небольшие флаконы и контейнеры) до 1000 л (специальные контейнеры, кубовые емкости). Из самых распространенных в данном сегменте материалов: стекло, металл, полипропилен и др.
I
Образец канистры
С'
ЗР-модель канистры Рис. 4 Виртуальные 3D-модели тары для химических реактивов (канистра и упаковка)
Приведенный элемент тары - канистра (рис. 4) предназначена для упаковки химических реактивов, содержащих органические растворители. Она обладает стойкостью к проницаемости органических растворителей и других агрессивных сред, стойкостью к растрескиванию и не должна изменять внешний вид. Выбор полимерного материала для изготовления канистры проводят с учетом допустимости контакта материала упаковки с
органическими и неорганическими реактивами. При моделировании канистры учитывали только ее внешний вид. Материалы (полипропилен, поливинилхлорид или полиацетат) назначались из базы материалов. При создании модели применялись методы выдавливание по траектории и сдвиг профиля по траектории.
Разработанная 3Д модель складского хозяйства позволяет осуществлять более быстрый поиск необходимой информации, минимизирует время складских операций и экономит трудовые ресурсы. 3D модели интегрируются в среду разработки Unity 3D для создания виртуального пространства предприятия и для его визуализации, оптимизации логистики и интерактивного взаимодействия с пользователем.
Работа проводилась при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) по проекту № 20-03-00515 «Системные исследования жизненного цикла разработки и производства в технологии материалов особой чистоты».
Список литературы
1. Бессарабов А.М., Трохин В.Е., Миндлин Г.М., Василенко В.А. Разработка информационной 3D-модели складского хозяйства предприятия малотоннажной химии // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ. — 2022. — № 1. — С. 110-113.
2. Рудской А.И. Цифровая промышленность на основе цифровых двойников // Приборы. — 2021. — № 3 (249). — С. 9-16.
3. Зубов Д.В., Филиппова Е.Б., Пысин М.Д., Шушпанов В.С. Цифровые двойники химических производств // Химический эксперт. — 2021. — № 1.
— С. 48-53.
4. Прокофьева О.С., Фадеев Д.С., Чикалина С.Л. Особенности проектирования современного складского комплекса // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2013.
— № 8. — С. 126-130.
К>
I
470
-1-
■
Размеры канистры
30-модеяь коробки с канистрами
