Цифровой двойник – это представление реального действующего изделия на основе информации, получаемой от его сенсоров и датчиков, а виртуальный – математическая или системная модель реального объекта с максимально проработанными физикой процессов внутри изделия и взаимосвязями между ее элементами. Комбинируя эти принципы, можно использовать лучшие черты каждого из них.


"Применительно к судостроению есть два варианта этого подхода, – пояснил Вячеслав Котов. – Наиболее простой случай – гибридный двойник изделия. Например, турбинной установки. То есть нам нужна сама установка, с которой мы будем снимать часть данных, и ее математическую модель, которой мы описываем недостающие данные. Таким образом часть датчиков, которые либо дорого, либо сложно установить, мы заменяем на виртуальные. В математическую модель мы можем заложить ряд потенциальных поломок. Затем прогоняем турбину в различных режимах и смотрим, какая из поломок "выстрелит". Зная, какие из поломок могут случится, мы можем посмотреть, какие значения датчиков свидетельствуют о данной поломке, и на виртуальной модели отработать связь между показаниями сенсоров и видами поломок. Затем, установив эту взаимосвязь, делается обратный инжиниринг, и на основании показаний реальных датчиков с реальной турбины уже прогнозируется, какая поломка только зарождается и сколько времени с этим дефектом турбина может проработать".

Другой перспективный вариант гибридного моделирования – это двойник технологического процесса. По словам Вячеслава Котова, наиболее типичный пример – моделирование процесса сварки как одного из самых важных и сложных этапов производства для судостроителей. В этом случае необходимо обеспечить свариваемость конструкции, а также минимизировать поводки.

Он отметил, что предварительные расчеты, которые проводят для верфей специалисты ESI Group, позволяют сократить поводки конструкций за счет оптимизации примерно на 50%. "Соответственно, на 50% снижается объем сварочного ремонта для нашей конструкции. Вот это можно считать экономическим эффектом от введения гибридного моделирования процесса сварки", – заявил Вячеслав Котов.

По его мнению, в случае необходимости улучшения самого процесса сварки и минимизации человеческого фактора, внедрять гибридные двойники просто необходимо.


"В первую очередь это применимо в случае роботизированной сварки, когда мы можем жестко прописать регламент сварки и ввести настройки, – уточнил Вячеслав Котов. – Если же мы говорим о человеке, который может отклониться от заложенной технологии, то необходимо управлять его рабочим инструментом. В этом случае используется подход гибридного двойника, когда у нас с одной стороны идеальная виртуальная модель, с другой – реальные данные, которые поступают с оборудования. Если эти данные отклоняются от пределов, которые были заложены в математической модели, процесс сварки либо прекращается, либо необходимо вернуться в заданный диапазон. То есть сварщик не должен иметь возможность увеличивать скорость, напряжение и т.д. Это можно контролировать удаленно с помощью датчиков".

Для внедрения концепции гибридного двойника выбирается самая проблемная деталь. "Мы создаем математическую модель процесса ее сварки и проводим предварительный расчет по той технологии, которая используется на предприятии. Затем сравниваем с картиной реальных поводок и вносим коррективы в модель, – объяснил Вячеслав Котов. – После того, как мы попали в номинал поводок, приступаем к оптимизации. Далее уже по нашей расчетной технологии на предприятии проводят сварку проблемной детали".

Он уточнил, что принципы гибридного двойника применима в двух случаях: когда деталь очень сложная и дорогостоящая, либо деталь серийная и широко применяется в судостроении. "В этих случаях гибридный двойник себя полностью окупает", – заверил Вячеслав Котов.

"Нева-2021" прошла в петербургском КВЦ "Экспофорум" с 21 по 24 сентября. Общая площадь выставочных стендов составила около 30 тысяч кв. метров. По оценке организаторов мероприятия, в нем участвовали около 500 российских и зарубежных компаний, в их числе – крупные судостроительные и судоремонтные предприятия, производители оборудования, лизинговые и консалтинговые фирмы, отраслевые ассоциации и институты развития, инвестиционные фонды и ведущие банки, предприниматели и бизнесмены из России, Беларуси, Казахстана, Азербайджана, Украины, Германии, Франции, Голландии, Норвегии, Финляндии, Испании, Италии, Исландии, Польши, Греции, Хорватии, Эстонии, Латвии, Литвы, Турции, Южной Кореи.