Производители всех мастей прилагают усилия по цифровой трансформации, чтобы удовлетворить растущие потребности в разработке продуктов. Цифровая нить является жизненно важной частью таких инициатив. Поскольку производители ищут лучшие способы управления более сложными продуктами и процессами посредством цифровой трансформации, многие из них формализуют и улучшают свои цифровые потоки.

Комплексный цифровой двойник, объяснение
Цифровой двойник продукта состоит из определений , документации и симуляций , подробно описывающих форму, посадку и функции каждого аспекта продукта: каждой системы, каждой сборки и каждого элемента продукта. То же самое относится и к цифровому двойнику завода, за исключением того, что он охватывает все в производственном процессе, включая каждую операцию, каждую ячейку, каждую линию или систему и даже целые объекты. Для большей ясности давайте рассмотрим, что включает в себя цифровой двойник, на более детальном уровне. Цифровой двойник состоит из:

системные архитектуры, спецификации материалов (BOM) и другие вещи, которые представляют структуру продукта или завода;
3D-модели, эскизы, проектные чертежи сверху вниз, концептуальные модели, схемы, диаграммы, макеты и т. д.; все они являются логическими, функциональными или физическими представлениями продукта или растения;
моделирование и анализ, от одномерных до сложных трехмерных, во многих областях инженерной физики и проектирования, таких как конструкции, жидкости, целостность сигналов, операторы, выполняющие процедуры в ячейке, и многое другое;
результаты, необходимые для выполнения операций или описывающие намерение, такие как инструкции оператора, инструкции с числовым программным управлением, такие как траектории движения инструмента, правила проектирования или конфигурации, определяющие размер;
требования, спецификации, стандарты, тестовые примеры и планы и другая текстовая документация, которая не обязательно имеет прямой эквивалент в физическом мире, но все же описывает продукт; а также
данные, полученные в результате моделирования, физических испытаний или даже после поставки продукта и производственной операции.
В целом важно признать, что цифровой двойник представляет собой составное представление . Ни одно определение, документация или моделирование сами по себе не описывают даже часть всего продукта. Только когда эти аспекты понимаются вместе, организация может понять форму, соответствие и функции продукта или завода.

Цифровые потоки, объяснение
Цифровой поток — это дискретная, связанная, отслеживаемая последовательность действий в жизненном цикле продукта или производства, которая оцифрована и автоматизирована.

Цифровые потоки широко варьируются по объему и предоставляют средства для быстрой и гибкой навигации по всем системам записи. Некоторые выполнены полностью в технике. Другие работают только в производстве. Третьи охватывают как проектирование, так и производство. Точно так же некоторые сосредотачиваются исключительно на продукте. Остальные на заводе. Некоторые охватывают оба. А третьи связывают продукты в эксплуатации/обслуживании с ключевыми областями разработки продукта.

Примеры цифровых потоков включают в себя:

поток системной инженерии, который определяет требования или спецификации и разбивает их на подтребования, строит функциональные архитектуры, создает физические архитектуры и соединяет их все вместе;
планирование и проектирование производственного объекта, где инженеры перемещают производственные линии и системы, моделируя поток материалов;
прототип и процесс тестирования, когда инженеры собирают и интегрируют первую физическую версию продукта для запуска гибридных физически-цифровых тестов; или
виртуальная последовательность ввода в эксплуатацию, когда инженеры в цифровом виде проверяют логику контроллеров производственного оборудования для производственных процессов.

Цифровые потоки создают всеобъемлющего цифрового двойника
Цифровые потоки и всеобъемлющий цифровой двойник напрямую влияют друг на друга. Отдельные цифровые потоки или серия цифровых потоков со временем расширяют комплексные цифровые двойники.

Изначально, на старте разработки, цифровой двойник запускается как ничто. Идеи продукта и концепции производства существуют только в мыслях людей.
После начала разработки определяются начальные аспекты цифрового двойника. Чаще всего это начинается с требований, но быстро переходит к концепциям, архитектурам и системным определениям, таким как функции, логические определения и т. д.
Как только начинается детальное проектирование, в каждой области проектирования создаются подробные цифровые определения, документация и модели, характерные для данной инженерной дисциплины. Это приводит к взрыву цифрового контента, включая диаграммы, модели, симуляции, чертежи и многое другое.
Комплексный цифровой двойник имеет два пересекающихся жизненных цикла: продукт и производство. Продукт — это актив, который создается, а производство — то, как он будет производиться.
Цифровой двойник продукта и цифровой двойник производства пересекаются. Они влияют и воздействуют друг на друга с течением времени.
Когда начинается производство, цифровые определения и документация используются для создания физического экземпляра продукта или установки. Виртуальный и реальный миры теперь сливаются, создавая цифрового двойника.
После доставки физический продукт, завод, система, линия, ячейка или часть оборудования могут передавать данные обратно своему виртуальному брату, цифровому двойнику, чтобы цифровой двойник мог имитировать или даже предсказывать поведение в реальном мире. Эти симуляции позволяют оптимизировать продукт и производство в режиме реального времени за счет непрерывной обратной связи с физическим миром.
Конечно, реальность развития гораздо более тонкая. Немногие усилия по разработке нового продукта или завода начинаются полностью с нуля. Почти все новые продукты или заводы повторно используют целые системы, операции, узлы и многие компоненты полностью или, по крайней мере, в качестве отправной точки. Это означает, что некоторые цифровые потоки интегрируют существующие вещи в продукт или завод, в то время как другие цифровые потоки используются для разработки совершенно новых вещей.

Инициативы цифровой трансформации
Сегодня многие руководители инженерных и производственных предприятий знают, что им необходимо улучшить методы разработки продуктов и установок. Кардинальные изменения в сторону интеллектуальных подключенных функций в обоих случаях превзошли традиционные подходы к разработке.

Такие усилия по улучшению, как правило, подпадают под недавно введенный термин «цифровая трансформация». Этот класс инициатив в значительной степени зависит от цифровых методов для повышения производительности, особенно в самых сложных областях разработки продуктов и предприятий. Усилия по цифровой трансформации обычно относятся к одной из нескольких категорий:

Один класс инициатив по цифровому преобразованию фокусируется на переходе от разрозненных, разрозненных представлений продуктов и заводов к более всеобъемлющему цифровому двойнику.
Другой класс инициатив по цифровому преобразованию фокусируется на переводе ручных операций и целых процессов, основанных на печатных или простых электронных артефактах, на более цифровые, автоматизированные цифровые потоки.
Часто компании используют сочетание комплексного цифрового двойника и цифровых потоков в рамках единой работы по улучшению.
В целом, компании стремятся к таким изменениям для повышения организационной эффективности, полагаясь на улучшенное сотрудничество вокруг общего источника достоверной информации, лучшее прогнозирование производительности и операций, большую ясность и лучший доступ к документации и многое другое.


Цифровые потоки зависят от отрасли и компании
Хотя каждая компания полагается на множество цифровых потоков в процессе разработки, у каждой будут свои варианты. Некоторые из них являются стандартными для отрасли. Другие являются уникальными для компании.

Некоторые отраслевые цифровые потоки поддерживаются третьими сторонами. К ним относятся процессы соблюдения нормативных требований или соблюдения стандартов, для которых нет различий от компании к компании. Каждая организация должна соответствовать. Например, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) имеет нормативные процедуры в отношении лабораторной документации для разработки лекарств. Другим примером является стандартная проверка, проверка и сертификация программного обеспечения управления полетом для авиационной и аэрокосмической промышленности.

Другие отраслевые цифровые потоки являются общепринятыми практиками и подходами, которые общеприняты в этой отрасли. Компании могут отказаться от использования этих цифровых потоков. Однако в их интересах использовать какую-либо их версию. Например, в автомобильной промышленности необходимо использовать системный метод для разработки электрических и электронных (Э/Э) систем.

Тем не менее, другие цифровые потоки зависят от компании. Иногда эти цифровые потоки являются значительными отличиями, предлагая конкурентное преимущество. Другие представляют собой уникальный способ выполнения процесса, который не предлагает дифференциации, но в настоящее время является стандартным способом выполнения действий внутри компании. Эти конкретные цифровые потоки стали нормой, и их изменение было бы разрушительным.

Признание этой реальности важно, поскольку разные компании рассматривают и разрабатывают свои собственные инициативы по цифровой трансформации.

Заключение
По мере того, как все больше производственных организаций стремятся к целенаправленным улучшениям на протяжении всего жизненного цикла продукта и предприятия, они видят ценность в усилиях по цифровой трансформации. Такие усилия могут помочь улучшить как разработку продукта, так и производственную деятельность с самого начала этих жизненных циклов.

Тем не менее, чтобы добиться большего успеха в этих инициативах, организациям следует сознательно планировать свои стратегии цифровых потоков и цифровых двойников в качестве карты для своих инициатив по цифровому преобразованию. Цифровой поток значительно расширяет комплексный цифровой двойник, предоставляя интегрированные данные и контекст, которые могут информировать о каждом этапе жизненного цикла продукта или графика производства. И поскольку различные отрасли и организации вносят свой уникальный вклад в цифровую нить, небольшие различия могут быстро стать конкурентными преимуществами.