С 2019/2020 учебного года в образовательные программы Менделеевского университета будут включены кейсы по созданию цифровых двойников и цифровых теней от компаний химической отрасли.

Химик в Индустрии 4.0 должен использовать технологии искусственного интеллекта, дополненной виртуальной реальности, анализа больших данных. «В нашем университете мы хотим, чтобы все студенты, которые изучают химическую технологию, имели представление о цифровых химических предприятиях и цифровых двойниках», – считает ректор РХТУ Александр Мажуга. 

Цифровой двойник подразумевает под собой комплекс физико-математических моделей данных, больших данных, и методов управления ими, которые позволяют прогнозировать поведение реального оборудования. Он нужен для оптимизации рисков, моделирования внештатной ситуации и отработки технологий. Сейчас цифровые двойники активно используются в машиностроении, автомобилестроении и модуляции определенных деталей в авиастроении и космосе.

В химической промышленности полноценно функционирующих цифровых двойников пока нет. «На данный момент все цифровые двойники в машиностроении строятся на основании решения IT-сферы. В химии – в синтезе и создании новых веществ – IT-подход не работает. Все потому, что специфика химической отрасли такова, что нет универсального решения для кристаллических и аморфных материалов. Можно использовать накопленную базу данных для построения цифровых двойников при производстве одного и того же вещества, но для экспериментальных производств такой прием уже не сработает», – рассказывает начальник управления научных и технологических проектов РХТУ Денис Онучин. Сейчас в химическую отрасль внедрено большое количество систем управления, сбора и обработки данных, диспетчеризации, систем управления жизненным циклом производства и других элементов цифрового двойника. В России ближе всего к созданию цифровых двойников подошли «Сибур» и «Газпромнефть».

Менделеевский университет вместе с РГУ нефти и газа имени Губкина разрабатывают цифровую тень нефтехимического завода «Западная Курна 2». Цифровая тень – это виртуальная модель, на которой пользователь видит изменения динамических данных и данные с контроллеров, которые сейчас установлены на оборудовании. Отличие цифрового двойника от цифровой тени заключается в том, что он умеет прогнозировать поведение реальных объектов, в то время как цифровая тень копирует имеющиеся процессы, то есть не работает на будущее.

VR-тренажер, который РХТУ делает совместно с Губкинским университетом, можно использовать для обучения персонала – отрабатывать навыки на оборудовании реального завода «Западная Курна 2». Благодаря обучению на подобном тренажере персонал видит, к чему его манипуляции приведут в реальности.

Другой проект, связанный с цифровыми двойниками, РХТУ ведет совместно с компанией «Свобода». Это цифровой двойник реактора смешения. В реакторе снимается несколько параметров – pH, скорость вращения мешалки, температура, давление. Получая эти данные, ученые моделируют цифровой двойник. Уже сейчас с его помощью можно отследить, что произойдет, если изменить диаметр трубки (уменьшится или увеличиться давление), или поменять скорость перемешивания.

Компания «Свобода» – один из партнеров Менделеевского университета. «Сейчас фабрика переезжает с одного место на другое. Наличие виртуальных моделей и цифровых теней существующего оборудования позволит максимально компактно, без изменений конфигураций технологического процесса, переместить фабрику в новое здание. Созданием таких виртуальных моделей сейчас и занимаются в нашем университете. Со следующего года для этого будут привлекаться и студенты», – подчеркнул начальник управления научных и технологических проектов РХТУ.

Любое производство первого класса опасности, к которому относится практически все химические заводы-гиганты, в процессе образовательной подготовки специалиста, должны использовать автоматизированные системы обучения. «Если человеку надеть очки виртуальной реальности, то он сможет понимать, что происходит в цехе при изменении конкретных параметров на пульте управления. Мы должны понимать, что в течение 10-15 лет операторы перестанут существовать, потому что эта специальность станет не нужна. Нужны другие сотрудники с другими компетенциями, и мы к этому стремимся. А цифровой двойник в ближайшем будущем станет стандартным образованием. В следующем году мы проведем первый набор ребят, которые в рамках своего образовательного процесса будут обучаться и выполнять практические работы на цифровых двойниках. Сейчас мы работаем над тем, чтобы в дипломе выпускника была указана новая специальность – специальность 21 века – «Проектировщик цифрового двойника», – добавил Денис Онучин.

 

Фото: Яна Строкова