Cookie Settings
Cookie Settings
Always Active

Necessary cookies are required to enable the basic features of this site, such as providing secure log-in or adjusting your consent preferences. These cookies do not store any personally identifiable data.

Functional cookies help perform certain functionalities like sharing the content of the website on social media platforms, collecting feedback, and other third-party features.

Analytical cookies are used to understand how visitors interact with the website. These cookies help provide information on metrics such as the number of visitors, bounce rate, traffic source, etc.

No cookies to display.

Performance cookies are used to understand and analyze the key performance indexes of the website which helps in delivering a better user experience for the visitors.

Advertisement cookies are used to provide visitors with customized advertisements based on the pages you visited previously and to analyze the effectiveness of the ad campaigns.

Other cookies are those that are being identified and have not been classified into any category as yet.

No cookies to display.

Cyfrowe bliźniaki w utrzymaniu ruchu

Avatar photo

Cyfrowe bliźniaki to rewolucyjna technologia, która zmienia sposób utrzymania ruchu w kontekście Przemysłu 4.0. Cyfrowy bliźniak to wirtualna replika fizycznego podmiotu, procesu lub systemu, wykorzystująca dane w czasie rzeczywistym i różne źródła informacji. Ten interaktywny model odzwierciedla swój odpowiednik przez cały cykl życia, umożliwiając ciągłe uczenie się, analizę i dynamiczną rekalibrację w celu poprawy podejmowania decyzji. Koncepcja ta opiera się na założeniach inżynierii systemów, a do jej szybkiego rozwoju przyczyniły się analityka Big Data, sztuczna inteligencja (AI) oraz Internet Rzeczy (IoT).

Czym jest cyfrowy bliźniak?

Cyfrowe bliźniaki wykorzystują dane historyczne, algorytmy uczenia maszynowego, symulacje i dane w czasie rzeczywistym z czujników zamontowanych w urządzeniach do tworzenia w pełni cyfrowego modelu. Poprzez monitorowanie wydajności aktywów, przewidywanie problemów i optymalizację planów prac konserwacyjnych, podejście to pozwala zwiększyć produktywność, obniżyć koszty i zwiększyć ogólną wydajność operacyjną. Oto kluczowe elementy cyfrowego bliźniaka:

  • Obiekt fizyczny: rzeczywista maszyna lub system, które replikowane są cyfrowo. 
  • Gromadzenie danych: urządzenia IoT i czujniki zbierają informacje o środowisku i funkcjonowaniu poszczególnych zasobów.
  • Model cyfrowy: wirtualna reprezentacja obiektów stworzona za pomocą symulacji, danych i algorytmów.
  • Narzędzia analityczne: algorytmy uczenia maszynowego i sztucznej inteligencji przetwarzają dane, dostarczając wnioski.
  • Wizualizacja i interakcja: interfejsy użytkownika, dzięki którym użytkownicy mogą komunikować się z cyfrowym bliźniakiem oraz przeglądać prognozy i dane.

Rola cyfrowych bliźniaków w utrzymaniu ruchu

Wraz z ciągłym dążeniem do zwiększania wydajności i obniżania kosztów operacyjnych, konserwacja stała się centralnym punktem innowacji. Tradycyjne strategie utrzymania ruchu, takie jak konserwacja planowa i reaktywna, mogą prowadzić do nieprzewidzianych przestojów i znacznych wydatków. Cyfrowe bliźniaki, umożliwiające proaktywne, zależne od stanu urządzeń i predykcyjne procedury konserwacyjne, stanowią rewolucyjne podejście do kwestii utrzymania ruchu. Z raportu Markets and Markets wynika, że globalny rynek cyfrowych bliźniaków będzie wart 110,1 mld USD do 2028 r., co oznacza ogromny wzrost o 100 mld USD w porównaniu z 10,1 mld USD w 2023 roku przy skumulowanym rocznym wskaźniku wzrostu (CAGR) na poziomie 61,3%. Tak szybki wzrost świadczy o znaczącym wpływie cyfrowych bliźniaków na praktyki utrzymania ruchu w przemyśle. 

Konserwacja predykcyjna

Konserwacja predykcyjna wkroczyła na nowy poziom za sprawą technologii cyfrowych bliźniaków. Dzięki ciągłemu monitorowaniu stanu komponentów przy użyciu danych w czasie rzeczywistym cyfrowe bliźniaki pozwalają przewidzieć, kiedy dany komponent ulegnie awarii. Zastosowanie tej strategii umożliwia przeprowadzenie prac konserwacyjnych dokładnie wtedy, gdy jest to konieczne, oszczędzając pieniądze i minimalizując przestoje związane z konserwacją reaktywną (przeprowadzaną w przypadku awarii) i planowaną (która może nastąpić zbyt wcześnie lub zbyt późno). Firma Siemens wykorzystuje cyfrowe bliźniaki w swoim zakładzie Amberg Electronics Plant do symulacji i monitorowania linii produkcyjnych z myślą o zwiększeniu produktywności, skróceniu czasu przestojów i obniżeniu kosztów. 

Prace konserwacyjne dostosowane do stanu

Cyfrowe bliźniaki przekazują informacje o stanie zasobów w czasie rzeczywistym, co ułatwia wykonywanie czynności konserwacyjnych w zależności od aktualnego stanu maszyn. Prace konserwacyjne nie są wykonywane według ustalonych harmonogramów, lecz inicjowane w odpowiedzi na faktyczny stan zasobów. Rozwiązanie to jest szczególnie korzystne w sektorach takich jak transport, maszyny ciężkie, i służba zdrowia, gdzie warunki pracy są bardzo zmienne. Przykładem takiego modelu jest firma Philips, która wykorzystuje cyfrowe bliźniaki do śledzenia stanu sprzętu do obrazowania medycznego, takiego jak tomografy komputerowe i rezonanse magnetyczne. Utrzymanie i naprawa urządzeń zgodnie z ich faktycznym użytkowaniem i stanem pomaga zminimalizować przestoje oraz zagwarantować wysoką dostępność niezbędnego sprzętu medycznego.

Zarządzanie cyklem życia zasobów

Cyfrowe bliźniaki stały się niezbędnym instrumentem pozwalającym kontrolować cały cykl życia zasobów – od projektowania i produkcji po użytkowanie i wycofanie z eksploatacji. Technologia ta jest wykorzystywana do optymalizacji aktywów poprzez przeprowadzenie symulacji ich wydajności w kilku scenariuszach na etapie projektowania. W trakcie użytkowania cyfrowe bliźniaki pomagają w monitorowaniu wydajności, diagnozowaniu problemów i planowaniu konserwacji. Pod koniec okresu eksploatacji cyfrowe bliźniaki ułatwiają podejmowanie decyzji dotyczących regeneracji, ponownego wykorzystania lub utylizacji sprzętu.

Firma Rolls-Royce korzysta z cyfrowych bliźniaków do zarządzania cyklem życia swoich silników odrzutowych. Cyfrowe bliźniaki umożliwiają w tym przypadku poprawę procedur projektowych, prognozowanie wydajności silnika i optymalizację harmonogramów prac konserwacyjnych poprzez ciągłe gromadzenie i ocenę danych dotyczących wydajności. Dzięki temu uzyskuje się dłuższą żywotność zasobów i większą niezawodność. O tym, w jaki sposób firma wykorzystuje cyfrowe bliźniaki, dowiesz się z poniższego filmu:

https://www.youtube.com/watch?v=ZZWj9k9_e98

Szkolenia i symulacje

Cyfrowe bliźniaki są nieocenionym źródłem wiedzy dla personelu zajmującego się utrzymaniem ruchu. Interakcja z cyfrowym bliźniakiem pozwala na ćwiczenie procedur konserwacyjnych w wirtualnym środowisku, poznawanie zachowania zasobów i symulowanie różnych sytuacji awaryjnych. Takie podejście do szkoleń łagodzi krzywą uczenia się i ogranicza kosztowne koszty związane z przestojami niezbędnymi do podjęcia tradycyjnego treningu. 

W branży motoryzacyjnej, np. w firmie Ford, specjaliści mogą ćwiczyć procedury utrzymania ruchu bez zakłócania produkcji, korzystając z cyfrowych bliźniaków skomplikowanych technologii, takich jak zrobotyzowane ramiona produkcyjne. Ta praktyczna metoda szkoleniowa poprawia rozwój kompetencji i gwarantuje, że prace konserwacyjne są wykonywane we właściwy sposób.

Lepsza współpraca

Cyfrowe bliźniaki umożliwiają lepszą współpracę pomiędzy wieloma stronami i zespołami. Inżynierowie, operatorzy i zespoły odpowiedzialne za utrzymanie ruchu mają dostęp do tego samego cyfrowego bliźniaka, co gwarantuje, że wszyscy korzystają z najbardziej aktualnych danych. Dzięki temu możliwa jest lepsza koordynacja zadań związanych z utrzymaniem ruchu, rozwiązywaniem problemów i wdrażaniem rozwiązań. I tak na przykład w sektorze naftowo-gazowym koncern Shell wykorzystuje cyfrowe bliźniaki platform wiertniczych, aby umożliwić inżynierom na lądzie komunikację w czasie rzeczywistym z operatorami platform, poprawiając dokładność diagnostyki i wydajność działań konserwacyjnych. 

Wnioski oparte na danych umożliwiające ciągłe doskonalenie

Poprzez analizę danych zebranych z cyfrowych bliźniaków można uzyskać informacje na temat działania zasobów w różnych warunkach i zidentyfikować obszary wymagające usprawnień. Wnioski te można wykorzystać do poprawy wydajności aktywów, ulepszenia planów konserwacyjnych i wspierania ciągłego rozwoju. Przykładem takiego rozwiązania są cyfrowe bliźniaki turbin wykorzystywane w przemyśle energetycznym do gromadzenia danych na temat emisji, zużycia paliwa i wydajności. Analiza tych danych pozwala zoptymalizować pracę turbiny pod kątem większej wydajności, niższych kosztów konserwacji i mniejszego wpływu na środowisko. 

Wyzwania związane z wdrażeniem cyfrowych bliźniaków w utrzymaniu ruchu

Cyfrowe bliźniaki oferują wiele korzyści w zakresie utrzymania ruchu, ale wymagają uwzględnienia pewnych czynników:

  • Bezpieczeństwo danych i prywatność: Intensywne gromadzenie danych związane z tworzeniem i obsługą cyfrowych bliźniaków rodzi obawy o bezpieczeństwo danych i prywatność. Z tego względu należy zadbać o przestrzeganie przepisów dotyczących prywatności oraz chronić dane przed zagrożeniami internetowymi. 
  • Integracja z istniejącymi systemami: Integracja cyfrowych bliźniaków z obecną infrastrukturą i systemami bywa trudna i wymaga starannego planowania. Wyzwaniem mogą okazać się przestarzałe systemy, problemy z kompatybilnością i silosy danych. Ich pokonanie ułatwić może zastosowanie ustandaryzowanych formatów danych i protokołów w połączeniu z etapowym podejściem do integracji.
  • Wykwalifikowana siła robocza: Do wdrożenia i zarządzania cyfrowymi bliźniakami niezbędna jest kadra dysponująca doświadczeniem w zakresie analizy danych, sztucznej inteligencji i technologii IoT. Sukces wdrożenia zależy od finansowania inicjatyw szkoleniowych i rozwojowych w celu podniesienia kwalifikacji obecnej siły roboczej i przyciągnięcia nowych wykwalifikowanych pracowników.
  • Koszty początkowe: Początkowa inwestycja związana z wdrożeniem cyfrowych bliźniaków może okazać się znaczna i obejmować wydatki na czujniki, urządzenia IoT, przechowywanie danych i narzędzia analityczne. 
  • Zarządzanie danymi i ich jakość: Dokładność i niezawodność cyfrowych bliźniaków zależy od jakości gromadzonych danych. Niezwykle ważne jest, aby czujniki i urządzenia IoT dostarczały precyzyjnych i aktualnych danych. Integralność cyfrowych bliźniaków zależy ponadto od skutecznych technik zarządzania danymi, takich jak ich integracja, oczyszczanie i przechowywanie.

Przyszłość cyfrowych bliźniaków w utrzymaniu ruchu

Sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe

Połączenie najnowocześniejszych algorytmów sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego z cyfrowymi bliźniakami umożliwi bardziej złożone możliwości konserwacji predykcyjnej i działań konserwacyjnych. Technologia ta pozwoli na dokładniejsze przewidywanie awarii i optymalizację prac konserwacyjnych z uwzględnieniem praktycznych porad.

Obliczenia brzegowe

Przetwarzanie brzegowe, które przetwarza dane lokalnie u źródła, a nie na scentralizowanych serwerach w chmurze, poprawi możliwości cyfrowych bliźniaków w czasie rzeczywistym. Dzięki temu podejmowanie decyzji i czynności konserwacyjnych będzie szybsze, zwłaszcza w środowiskach rozproszonych lub zdalnych.

Łączność 5G

Wprowadzenie sieci 5G umożliwi szybką łączność o niskich opóźnieniach, niezbędną do przesyłania danych w czasie rzeczywistym między zasobami fizycznymi a ich cyfrowymi bliźniakami. Przyczyni się to do poprawy skuteczności cyfrowych bliźniaków w monitorowaniu i konserwacji zasobów, szczególnie w tych sektorach, w których powszechnie stosuje się IoT.

Zrównoważony rozwój

Cyfrowe bliźniaki, które maksymalizują wykorzystanie zasobów i minimalizują wpływ na środowisko, odegrają kluczową rolę w rozwoju zrównoważonego rozwoju. Poprzez ułatwienie bardziej efektywnej konserwacji i eksploatacji zasobów technologie te pomogą firmom w osiągnięciu celów zrównoważonego rozwoju i obniżeniu emisji dwutlenku węgla.

Podsumowanie

Cyfrowe bliźniaki rewolucjonizują podejście do utrzymania ruchu w przemyśle, oferując proaktywne, oparte na danych działania, które zwiększają wydajność, obniżają koszty i poprawiają niezawodność zasobów. Pomimo istniejących wyzwań, technologia cyfrowych bliźniaków ma szereg zalet i stale się rozwija, dzięki czemu stała się istotną częścią nowoczesnych metod utrzymania ruchu. W przyszłości branża utrzymania ruchu będzie charakteryzować się lepszym procesem decyzyjnym, większą współpracą i ciągłym doskonaleniem.

Total
0
Shares
Poprzedni post

Przewodnik: Jak wdrożyć konserwację predykcyjną?

Następny post

Bezpieczna obsługa urządzeń wysokiego napięcia w systemach energii odnawialnej

Powiązane posty