Как повысить операционную эффективность с помощью цифрового двойника

С вами снова Александр Никитин, руководитель направления цифровых двойников компании UMNO.digital. В этой статье я продолжу рассказывать о применении цифровых двойников в промышленности, а именно о том, как можно их использовать для повышения операционной эффективности компаний. На примере обзоров различных индустрий, а также нескольких реализованных мной кейсов опишу, какие задачи по повышению эффективности компаний можно решать с помощью цифровых двойников и какие результаты можно при этом получить.

Начну с того, что цифровые двойники становятся все более востребованным цифровым инструментом.  Еще в 2016 году аналитики Gartner впервые внесли технологию цифровых двойников в число самых значимых для ИТ-индустрии, а в 2018 году начали говорить о ее огромном потенциале. Глобальный рынок цифровых двойников в 2021 году оценивался в $6,75 млрд, а к 2029 году может достичь уже $96 млрд.  

Я уже подробно рассказывал о применении цифровых двойников в промышленности и не только.  Приведу еще несколько примеров, каких результатов удалось достичь различным компаниям за счет применения этой технологии.

• Благодаря ЦД компания General Electric на 75% ускорила достижение поставленных целей, на 40% сократила необходимость экстренного обслуживания своих систем и сэкономила свыше $1,5 млрд за счет уменьшения затрат на эксплуатацию турбин, реактивных двигателей и многого другого.

• «СИБУР» называет цифровые двойники важной частью достижения «умных результатов» и экономит с ними сотни миллионов рублей в год, повышая выработку газа и оптимизируя производство.

• Также согласно прогнозу Gartner, к 2021 году до 50% всех крупных промышленных компаний будут использовать цифровых двойников. При этом темпы их внедрения в геологоразведке и нефтедобыче — одни из самых высоких.

• В нефтегазовой и нефтехимической промышленности использование цифровых двойников скважин уже сейчас помогает компаниям экономить от 5 до 20% капитальных затрат.

• В компании BP с 2017 года используют виртуальные модели производственных систем на базе системы моделирования APEX. Благодаря решениям APEX за 2017 год мировая добыча нефти увеличилась на 30 тыс. баррелей.

• Цифровые двойники помогают BP следить за нефтяными трубопроводами, скважинами и всей технической инфраструктурой в труднодоступных местах, в том числе в Северном море.

• В 2020 году, в «Газпромнефть-Хантос» (дочернее предприятие «Газпром нефти») выгода от внедрения цифровых двойников в рамках комплексной трансформации блока разведки и добычи «Актив будущего» превысила ₽2 млрд.

Достичь таких значимых результатов мировые лидеры смогли в том числе за счет постоянного повышения операционной эффективности своих активов, в т.ч. при помощи использования цифровых двойников.

Какие задачи по повышению эффективности компаний можно решать с помощью цифровых двойников:

1. Оптимизация производственных процессов.
   ЦД предприятия позволяет моделировать и оптимизировать производственные процессы, определять узкие места для повышения эффективности производства на отдельных участках и предприятия в целом.

2. Сменно-суточное планирование.
   С помощью моделирования в ЦД можно искать оптимальные значения таких параметров как продолжительность смен, количество персонала, объем производства и пр.

3. Улучшение управления запасами
   ЦД позволяет оперативно контролировать уровень запасов, определять точки заказа и оптимизировать объемы запасов для снижения затрат на хранение и увеличения общей эффективности.

4. Повышение эффективности использования оборудования
   Использование моделирования в ЦД вместе с технологиями IIoT для получения оперативных данных о состоянии оборудования позволяет корректировать параметры и график эксплуатации оборудования, чтобы добиться снижения аварийности и оптимизации затрат на ТОиР.

5. Улучшение логистических процессов
   ЦД позволяет оптимизировать логистические процессы, например, путем моделирования поставок и оптимизации маршрутов доставки. Это дает возможность снизить затраты на логистику и повысить эффективность работы.

Теперь давайте рассмотрим на конкретных кейсах как это работает:

1. Цифровой двойник морского порта

Причиной обращения к нам с запросом создания ЦД для крупного порта на юге России стали проблемы с качеством сменно-суточного планирования и оптимизацией загрузки мощностей. Необходимо было разработать инструмент для поддержки принятия более точных и взвешенных операционных решений.

 Задачи

• повышение точности сменно-суточного планирования

• расчет пропускной способности порта и оценка целесообразности заключения новых договоров на дополнительные объемы перевалки.

Цифровой двойник в рамках данного проекта определяет оптимальный порядок действий по ходу смены на основе широкого спектра данных о состоянии порта:

• суда, пришвартованные вдоль причалов или стоящие на рейде – текущая и целевая загрузка трюмов, порядок наполнения трюмов в соответствии с сиквенс-планом

• складские ячейки – номенклатура груза, наполненность

• краны – работоспособность, технические характеристики

• вагоны, стоящие на путях и в пути к порту – номенклатура груза, наполненность

Результат
Персонал порта ежедневно использует ЦД при составлении сменно-суточного плана. Его применение позволило повысить среднесуточные объемы перевалки (и, как следствие, выручку) на 4%, а также выявить потенциал для заключения дополнительных договоров и увеличения контрактных объемов на 10%.

 2. Цифровой двойник угольного карьера

Еще один интересный проект: к нам обратилась одна из ведущих горнодобывающих групп в СНГ, потому что испытывала проблемы с качеством планирования на одном из принадлежащих ей угольных карьеров. Регулярно не выполнялись планы по извлечению вскрыши, что вело к срыву планов по добыче угля. Необходимо было разработать имитационную модель процессов извлечения вскрыши в карьере.

Задачи

• Точное прогнозирование объемов извлечения вскрыши

• Оценка эффекта введения в эксплуатацию дополнительного комплекса дробильных установок, конвейеров и отвалообразователей

• Определение оптимального количества самосвалов и экскаваторов

• Анализ узких мест по переделам, включая декомпозицию потерь производительности на каждом переделе

• Определение оптимальной политики управления запасами запчастей

 Разработанный двойник точно воспроизводит деятельность 5 основных видов техники на карьере:

• Отвалообразователи, формирующие отвалы отработанной породы

• Дробилки, помогающие разделить полезное сырье и пустую породу (вскрышу)

• Конвейеры, по которым вскрыша доставляется от дробилок к отвалообразователям

• Экскаваторы, вычерпывающие породу

• Самосвалы, доставляющие породу от экскаваторов к дробилкам

Для достижения максимальной точности моделирования двойник использует большой объем информации по всем видам техники: количество единиц, технические характеристики, график ТО и ремонтов (ТОиР), аварийность.

Отдельное внимание уделялось запчастям, необходимым для ТОиР. Если запчастей не хватает, техника простаивает в их ожидании, что ведет к снижению производительности. Если запчастей закупается слишком много, это увеличивает затраты и снижает оборачиваемость капитала. Задачей двойника было определить оптимальную политику управления запасами запчастей для обеспечения нужд ТОиР.

Результат

Цифровой двойник активно используется компанией для корректировки параметров управления запасами запчастей и оценки различных инвестиционных инициатив. Его применение позволило точно оценить эффект масштабного проекта по увеличению мощностей, а также свести к минимуму простои техники из-за отсутствия запчастей.

Как видно из всего вышесказанного, цифровой двойник – это востребованный современный цифровой инструмент, который помогает компаниям решать целый спектр задач по повышению операционной эффективности, улучшению качества продукции и услуг, снижения затрат и увеличения прибыльности предприятий. Цифровой двойник позволяет получать полную и точную информацию о производственных процессах, оборудовании, складах, поставках, персонале и других аспектах работы предприятия. Это дает возможность предприятию лучше понимать свои производственные процессы, определять узкие места и оптимизировать работу, что приводит к повышению операционной эффективности.

P.S. 25 мая в 11.00 я буду проводить онлайн вебинар об использовании цифровых двойников для повышения операционной эффективности. Буду подробнее об этом рассказывать и покажу несколько реализованных проектов. Если вам интересно, регистрируйтесь по ссылке.