XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

Цифровой двойник – это цифровая копия физического объекта либо процесса, помогающая повысить эффективность бизнеса. Даже при наличии минимального объема данных, технология позволяет воспроизводить ключевые показатели объекта, несмотря на его сложность. Цифровые двойники уже широко используются во многих отраслях. На сегодняшний день созданы цифровые копии целых заводов, производств, самолетов, электростанций. Технология хорошо изучена и многим понятна, но в каждой отрасли она имеет свои особенности [1].

Появление концепции цифровых двойников было связано с ростом цифровизации производственных процессов, в результате которой физические ресурсы заменялись информационными или цифровыми.

На сегодняшний день при эксплуатации оборудования различают три основные стратегии управления его технического обслуживания и ремонта: техническое обслуживание по событию или реактивное обслуживание; планово-предупредительный ремонт; обслуживание по фактическому состоянию. Техническое обслуживание по событию предполагает замену вышедших из строя деталей по факту их поломки, что зачастую увеличивает стоимость ремонта и время вынужденного простоя при проведении работ. Планово-предупредительный ремонт является наиболее распространенным на сегодняшний день видом технического обслуживания и подразумевает замену деталей через определенные временные интервалы, которые определяются с помощью расчета среднестатистического времени наработки на отказ [2].

Наиболее передовым видом технического обслуживания является обслуживание по фактическому состоянию [3]. Оно подразумевает устранение отказов оборудования путем интерактивной оценки технического состояния оборудования по совокупности данных, поступающих с его датчиков и определения оптимальных сроков проведения ремонтных работ.

Вплоть до второй половины 2010-х создание компьютеризированных систем, отражающих характеристики физических объектов почти в режиме реального времени, было невозможным ввиду технических ограничений. И лишь существенный прорыв в развитии цифровых технологий, позволивший увеличить вычислительные мощности и снизить цену их использования, позволил ведущим компаниям объединять информационные технологии с операционными процессами для создания цифровых двойников предприятий

В индустриальных и научных источниках определения «цифрового двойника» отличаются. Согласно некоторым из них, цифровой двойник является интегрированной моделью уже построенного продукта, которая призвана содержать информацию обо всех дефектах изделия и регулярно обновляться в процессе физического использования. Другим распространённым определением является цифровая модель, полученная на основании информации с датчиков, установленных на физическом объекте, которая позволяет симулировать поведение объекта в реальном мире. Ни одно из этих определений, впрочем, не придаёт достаточного внимания процессам, как важному аспекту цифрового двойника.

Чаще всего цифровые двойники создаются с целью моделирования объектов, напрямую связанных с промышленным производством.

Наиболее эффективным применение Цифровых двойников является для продукции со следующими критериями: сопровождение продукции квалифицированным специализированным сервисом (контроль состояния, мониторинг, техническое сопровождение),длительный жизненный цикл изделия ,большое количество экземпляров установленного оборудования, Широкий диапазон и многообразие условий эксплуатации, труднодоступность изделия для проведения обслуживания.

Наиболее передовым видом технического обслуживания является обслуживание по фактическому состоянию. Оно подразумевает устранение отказов оборудования путем интерактивной оценки технического состояния оборудования по совокупности данных, поступающих с его датчиков и определения оптимальных сроков проведения ремонтных работ.

Цифровой двойник является одним из инструментов ОФС, который позволяет промоделировать различные варианты полных и частичных отказов, работу устройств с учетом режимов их работы, воздействия окружающей среды и различной степени износа деталей.

Но сегодня Интернет вещей позволяет передавать информацию от датчиков, подключенных к устройству, Цифровому двойнику в качестве граничных условий в режиме, близком к реальному времени.

Результаты моделирования с применением цифровых двойников могут быть откалиброваны на основании рабочих характеристик физического изделия или процесса. Инженерный анализ на основе технологии Цифровых двойников может использоваться для определения причин снижения производительности, оценки результатов различных стратегий управления, создания оптимальных графиков технического обслуживания и т. д. В конечном итоге технология Цифровых двойников может беспрецедентно повысить производительность и надежность изделия или процесса, снижая при этом эксплуатационные расходы.

Нормированием надёжности называют установление в нормативно – технической документации количественных и качественных требований к надёжности.

Нормирование надёжности включает комплекс мероприятий: выбор номенклатуры нормируемых показателей надёжности, технико-экономическое обоснование значений показателей надёжности объекта и его составных частей, задание требований к точности и достоверности исходных данных, формирование критериев отказов, повреждений и предельных состояний, задание требований к методам контроля надёжности на всех этапах жизненного цикла объекта.

Нормируемый показатель надёжности рекомендуется выбирать из совокупности показателей, предложенных в ГОСТ 27.003-83. С учётом ответственности объекта, условий эксплуатации, последствий возможных отказов, затрат на эксплуатацию и других факторов могут быть применены показатели не включённые в этот ГОСТ, но не противоречащие ему. Такое решение обычно принимается по согласованию между производителем техники и заказчиком объекта. Величины нормируемых показателей надёжности имеют большое значение при определении стоимости объекта, при назначении изготовителем гарантийных обязательств, а также при разрешении конфликтных ситуаций между изготовителем и заказчиком в процессе эксплуатации. При выборе номенклатуры нормируемых показателей надёжности обычно стремятся к их однозначности, явному физическому смыслу, возможности расчёта при проектировании и подтверждения в эксплуатации. При выборе учитывают важность объекта, условия и стоимость его эксплуатации, а также тяжесть последствий отказа. При установлении гарантийного срока эксплуатации объекта важную роль играют значения нормируемых показателей надёжности. Чем выше безотказность и долговечность объекта, тем большим может быть установлен гарантийный срок эксплуатации. Одновременно должна возрастать стоимость объекта. Длительность гарантийной наработки или гарантийного срока хранения должны быть достаточными для выявления и устранения скрытых дефектов, номенклатуры показателей надёжности начинается с разработки требований к объекту, которые оформляются в виде технического задания на его создание. Если объект создаётся по типовому проекту, то техническое задание содержит требования по надёжности, изложенные в общетехнических стандартах, технических условиях, а также в ведомственных нормативных документах.

Список литературы

1 Денисов А. С., Куверин И. Ю. Цифровые двойники как основа цифровой трансформации технической эксплуатации автомобилей в рамках четвёртой технологической революции // Техническое регулирование в транспортном строительстве. – 2020. – № 3. – С. 165-168.

2 Дюсенов Р. В., Кудинов С. Ю. Результаты исследования надежности коробок передач автобусов ПАЗ 3205 по цензурированным выборкам // Шаг в науку. – 2020. – № 2. – С. 39–42.

3 Glaessgen E., Stargel D. The digital twin paradigm for future NASA and US Air Force vehicles //53rd AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC structures, structural dynamics and materials conference 20th AIAA/ASME/AHS adaptive structures conference 14th AIAA. – 2012. – С. 1818.