В начале декабря состоялась XVII конференция CADFEM/Ansys «В фокусе цифровой трансформации промышленности», продемонстрировавшая последние инновации в области моделирования. Она прошла в онлайн-формате и собрала более 600 участников от 120+ компаний. Среди рассмотренных тем: Индустриализация 4.0, промышленные цифровые решения и перспективы их применения, цифровые двойники и примеры их создания для различных изделий, предиктивная диагностика и др. Пользуясь случаем, редакция задала вопросы Директору по маркетингу и R&D-директору компании «КАДФЕМ Си-Ай-Эс» Денису Хитрых.
Насколько значима цифровизация для современной промышленности?
Цифровизация экономики открывает новые возможности для разработки предприятиями организационных, рыночных и технологических инноваций. Эти возможности создаются за счет накопленного промышленностью большого объема цифровых данных и совокупности новых информационных технологий, которые лежат в основе концепции промышленного интернета вещей. Сегодня существуют миллиарды устройств по всему миру, которые соединены с сетью интернет. Их количество существенно возрастет в течение ближайших нескольких лет, что приведет к радикальному изменению способа управления цепочками поставок и предоставит возможность осуществлять мониторинг и оптимизацию активов предприятия на самом детальном уровне. Для примера, компания Komatsu Limited разработала инновационный беспилотный карьерный самосвал AHV (Innovative Autonomous Haulage Vehicle) для автоматизации процесса вскрышных работ. Другой пример: компания Siemens в рамках пилотного проекта оборудовала карьерные самосвалы «БелАЗ» специализированными IoT-устройствами сбора данных, которые непрерывно передают информацию о состоянии самосвала и его агрегатов в облачную платформу. Для компаний, эксплуатирующих карьерную технику, это решение позволяет перейти от технического обслуживания по пробегу к интеллектуальному предиктивному обслуживанию, снизить расходы на ремонт, уменьшить простои оборудования, снизить потери руды и стабилизировать качество. Все это свидетельствует о грядущем технологическом прорыве на рынке строительной и горнодобывающей техники. И подобных примеров можно привести множество для любой отрасли промышленности.
Какие инструменты цифровизации особенно востребованы в мире и в России?
Сегодня цифровизация промышленности идет сразу по нескольким направлениям. Но существенный потенциал с точки зрения эффективности имеют только те цифровые продукты, которые применяются на самых ранних переделах, поскольку они вносят наибольший вклад в себестоимость продукции и в конечную производительность. К ним относятся, например, системы, оптимизирующие процессы плавки и литья цветных металлов и сплавов, основанные на машинном обучении и продвинутой аналитике данных. Или программно-аппаратные комплексы, повышающие эффективность бурения, которая является одним из важнейших условий сохранения конкурентоспособности любой нефтяной компании на современном нефтяном рынке. Подобные комплексы позволяют проводить все операции без непосредственного участия человека, основываясь на заданных алгоритмах и данных с IoT-датчиков, установленных на буровом оборудовании. Благодаря этому увеличивается скорость метражных операций и ресурс долот. Сбор и обработка данных о работе оборудования ведутся в режиме реального времени, что дает возможность специалистам превентивно проводить техническое обслуживание. Недавно сталелитейная компания «Северсталь» совместно с компанией SAP завершили процесс развертывания цифровой системы на основе IoT и машинного обучения для точного прогнозирования энергопотребления. Предиктивный анализ с использованием технологии машинного обучения позволяет не только более точно прогнозировать потребление электроэнергии, но и выявляет все аномалии, такие как несанкционированные подключения к электросети и др.
С какими отраслями промышленности ваша компания наиболее эффективно работает?
Мы работаем со всеми отраслями, начиная от горнодобывающей и заканчивая металлургической, и предоставляем цифровые решения для промышленной автоматизации, проведения виртуальных испытаний в цифровой среде и создания цифровых двойников. Разумеется, в каждой отрасли есть своя специфика, поэтому мы уже давно перешли на сегментный подход при работе с определенной индустрией и используем клиентоориентированную модель продажи и внедрения наших цифровых решений.
«КАДФЕМ» выступает только как партнер Ansys или у компании есть собственные программные продукты?
Мы предлагаем услуги в области адаптации и автоматизации ПО Ansys для решения конкретных задач наших пользователей на базе совместно разработанных методологий применения численного моделирования. Наша компания предлагает создание так называемых специализированных вертикальных приложений — автоматизированных рабочих мест (АРМ) для решения типовых задач, исключающих непосредственную работу в ПО Ansys за счет использования индивидуально разработанного пользовательского интерфейса и предопределенных расчетных сценариев. Мы также предлагаем создание симулятора работы изделия в рамках единой расчетной среды (ЕРС), построенной на базе платформы Ansys.
Что касается цифровых решений компании «КАДФЕМ», то здесь мы можем предложить нашим клиентам универсальный программно-аппаратный комплекс Prognostic-Box, разработанный специалистами нашего цифрового дивизиона «КАДФЕМ Диджитал». Prognostic-Box — это система вибрационной диагностики, предназначенная для проведения периодического или непрерывного мониторинга состояния промышленного оборудования, автоматизированного выявления дефектов и определения остаточного ресурса. Сегодня более 70% дефектов сложного оборудования горнодобывающей промышленности трудно выявить своевременно, и еще сложнее определить источник дефекта. Традиционные средства неразрушающего контроля не позволяют системно выявлять ранние проявления дефектов. Prognostic-Box, по нашему мнению, успешно справляется с подобными задачами.
Моделирование процесса аддитивного производства
Разработка цифровых двойников сложных изделий — это первые пилотные проекты или уже повседневная реальность?
Концепция цифрового двойника была впервые введена в 2002 году Майклом Гривзом из Мичиганского университета. Но с появлением интернета вещей она претерпела определенную эволюцию. И сегодня уже практически любую цифровую версию системы, компонента или объекта называют цифровым двойником. Но это является большим заблуждением, на котором зарабатывают многие «цифровые спекулянты». Если рассматривать цифровой двойник как виртуальную репрезентацию физического «близнеца», способную объединять данные о производительности, работоспособности и обслуживании физической системы, то подобных внедренных цифровых решений в промышленном секторе пока еще немного. Это и огорчает, и в то же время вселяет определенный оптимизм. Если говорить о цифрах, то, по мнению многих экспертов, рынок цифровых двойников, помогающих проектировать новые продукты и в целом оптимизировать бизнес, вырастет с $3,8 млрд в 2019 году до $35,8 млрд к 2025 году.
Какие в России сдерживающие и благоприятные факторы для реализации цифровых проектов?
Я думаю, что внедрение технологий Индустрии 4.0 в промышленность очень важно для современной России. Оно позволяет существенно диверсифицировать экономику и меньше зависеть от природных ресурсов и цен на нефть. Но очень важно, чтобы это стало стратегической целью, которую разделяют все, в том числе и на уровне государства. Сегодня 90% патентов в сфере технологий передового цифрового производства приходится на десять стран, такие ка, США, Германия, Япония, Китай и др. И России в этом списке нет. Поэтому если процессы производства в России не начнут трансформироваться в самое ближайшее время, то мы можем упустить свой шанс своевременно перейти на новый технологический уклад. Президент РФ Владимир Путин в своих посланиях регулярно посылает сигналы российской элите о необходимости скорейшей цифровой трансформации экономики, поддержки высокотехнологичных компаний, развитии робототехники и повсеместного использования высокоскоростного интернета. Многие вопросы и проблемы, о которых говорит президент, отражены в правительственной программе «Цифровая экономика». Но это достаточно «хайповый» и риторический документ, указывающий на отсутствие целенаправленной политики государства в области цифровизации.
Какие аргументы против цифровизации вы слышите особенно часто?
Сегодня российские компании очень избирательно подходят к внедрению цифровых решений и инновационных технологий в свое производство. Существует мнение, что внедрение цифровых продуктов и цифровизация в целом доступны только очень крупным компаниям и полезны для конкретных сфер и областей. Но это ошибочное мнение. В среднем инвестиции в программное обеспечение, позволяющее работать с большими данными, искусственным интеллектом, прогнозной аналитикой и пр. можно окупить за 1,5 года. Что касается инвестиций в роботизацию производства, то результат будет заметен уже через 2–2,5 года. Но тут важно понимать, что обычный срок возврата инвестиций в промышленность составляет в среднем 3–4 года.
Моделирование для аддитивного производства — это бизнес или задел на будущее?
Сегодня 3D-печать используется во многих отраслях промышленности и существенно изменяет производственный процесс. Cерийному и экспериментальному производству зачастую становится экономически выгодным напечатать небольшую партию деталей на 3D-принтере, чем заниматься изготовлением литейной или штамповой оснастки. Кроме того, технологии 3D-печати позволяют значительно сократить технологическую цепочку, на ранней стадии выявить все ошибки проекта и получить полноценный прототип изделия для проведения испытаний и исследовательских работ (НИОКР). На данный момент рынок трехмерной печати находится в стадии активного развития, и аналитики отрасли сходятся во мнении, что аддитивные технологии станут главным фактором развития любого высокотехнологичного производства в ближайшее десятилетие и со временем трансформируются в полноценную и конкурентоспособную отрасль.
Что касается моделирования, то оно помогает конструкторам и инженерам спрогнозировать области остаточных напряжений в изготавливаемых деталях, которые приводят к короблению, а также провести сравнение различий между исходной недеформируемой геометрией и получившейся геометрией до и после снятия поддержек. Таким образом, оно предоставляет дополнительные данные о процессе печати, которые невозможно получить другим путем. Оно также позволяет в несколько раз сократить расходы на создание прототипов изделия. Компания Ansys предлагает комплексное решение для моделирования аддитивного производства: Ansys Additive Suite — для моделирования процессов аддитивного производства и оптимального проектирования конструкций, и Ansys Granta MI — для калибровки аддитивного моделирования на этапе проектирования.
Демонстратор цифрового двойника мельницы измельчения
Чем этот год ознаменован для вашей компании? Это год выживания или новых возможностей?
Мы оказались в совершенно беспрецедентной ситуации в этом году — с одной стороны, экономический кризис и санкции, а с другой — глобальная пандемия коронавируса. Как шутят эксперты РБК на тему цифровизации: «Если бы коронавируса не было, его стоило бы придумать». Что касается нашего бизнеса, то мы еще несколько лет назад запустили процесс цифровой трансформации нашей компании, которая началась с разработки и внедрения собственной CRM-системы и системы электронного документооборота. В этом году мы также развернули внутри компании еще две дополнительные информационные системы: одну для управления проектами и мониторинга деятельности сотрудников компании, другую — для продвижения и сопровождения наших дистанционных услуг по обучению и консалтингу с инструментами телеконференции. Поэтому я считаю, что наши инициативы по цифровизации бизнес-процессов и созданию уникальных цифровых сервисов для клиентов попали в точку.
О каких значимых проектах этого года вы могли бы рассказать?
В этом году мы завершили несколько пилотных проектов, связанных с созданием цифровых двойников и цифровых решений для технологических процессов, дающих быстрый экономический эффект. Сейчас у нас в разработке еще несколько проектов и продуктов разной степени зрелости. Наверное, самым интересным для нас является проект создания цифрового двойника мельницы измельчения, являющейся основным оборудованием золотоизвлекательных фабрик. На участок измельчения приходится более 60% капитальных и энергетических затрат при извлечении золота. Поэтому оптимизация работы участка измельчения является актуальной задачей для всех золотодобывающих компаний России. Также надо учитывать положительную динамику цен на золото, которые мы наблюдаем последние 1,5 года.
Можете отметить новые тенденции в области моделирования?
Все тренды в области компьютерного моделирования так или иначе связаны с трендами, которые мы наблюдаем в современном производстве. И здесь можно выделить два основных. Первый связан с более глубоким проникновением аддитивных технологий в промышленное производство, о чем я говорил ранее. А второй — с широким внедрением электрической энергии в различные отрасли, меняющей характер производства, распределения и потребления энергии, что, в свою очередь, приводит к изменениям традиционных процессов проектирования. Повсеместное использование электронных систем и компонентов существенно усложняет инженерные процессы, и в таких условиях инженерное моделирование становится основным конкурентным преимуществом высокотехнологических компаний.
В аэрокосмической промышленности наблюдается все больше инициатив по электрификации самолетов, что ведет к замене гидравлических и механических систем электрическими. В мировой энергетической отрасли наблюдается переход от крупных централизованных электростанций к более мелким распределенным системам выработки электроэнергии и микросетям. На дорогах крупных мегаполисов мы все чаще встречаем гибридные автомобили или полностью электрические.
В недавнем опросе Ansys и SAE 75% руководителей подтвердили, что электрификация ведет к фундаментальным изменениям в процессах проектирования в их компаниях. Большинство опрошенных руководителей ожидают как минимум двукратного ускорения циклов проектирования и разработки благодаря использованию моделирования. Вот почему моделирование играет такую важную роль в электрической революции.
Что ожидаете от 2021 года?
Я думаю, что в первом полугодии 2021 года Россию ждут массовые дефолты малого и среднего бизнеса. Распространение коронавирусной инфекции стало масштабным вызовом для всей российской экономики. И прогнозная траектория развития экономики в целом в среднесрочной перспективе будет определяться не экономическими факторами, а санитарно-эпидемиологической ситуацией в стране и мире. Поэтому вторая ожидаемая волна коронавируса до сих пор остается ключевым источником риска для параметров прогноза. В этой ситуации цифровизация бизнеса является мощным инструментом выживания, дальнейшего развития и преумножения конкурентного преимущества.
Источник журнал "РИТМ машиностроения" № 10-2020
