Описание проекта
Проблема проекта
Руководителям организаций теплоэнергетического комплекса (В2В) России необходимо иметь в штате работников с практическими навыками работы с объектами промышленной теплоэнергетики, умениями реагировать на потенциальные аварийные ситуации. Потребители этого сегмента отмечают отсутствие у подавляющего большинства потенциальных претендентов на работу на объектах промышленной теплоэнергетики практического опыта и допуска к опасным энергообъектам предприятий, психологическую неготовность к правильному реагированию на возникновение потенциально аварийных и внештатных ситуаций в силу отсутствия навыков их предотвращения и ликвидации. Существующие учебные материалы и открытый контент в сети Интернет не позволяют достичь в полной мере поставленных задач, обладая минимальной наглядностью, интерактивностью и методами отработки практических навыков. Вторым сегментом, который заинтересован в повышении качества подготовки обучающихся, является образование (В2G и В2В), а именно классические и технические университеты; учреждения СПО, заинтересованные в расширении компетенций обучающихся в сфере энергетики; школы, имеющие инженерные классы. С имеющимся запросом от первого сегмента эти потенциальные потребители выражают интерес к приобретению разрабатываемых цифровых двойников объектов промышленной теплоэнергетики для подготовки инженерных кадров.
Решение
Предлагаемое научно-техническое решение позволит решить указанную выше проблему полностью при решении командой проекта всех поставленных задач. Цифровой двойник, имитирующий реальный объект промышленной теплоэнергетики, может не только ознакомить обучающихся и новых работников с принципом работы и потенциальными аварийными ситуациями, но и выработать стратегию их действий по предотвращению внештатных ситуаций. Благодаря такому двойнику начинающие операторы быстрее знакомятся с технологической схемой, оборудованием и системой управления установки. Таким образом, использование цифровых двойников позволяет получить и закрепить знания и навыки надежной и эффективной эксплуатации оборудования объекта промышленной теплоэнергетики, не подвергая опасности работников и основные фонды предприятия в процессе обучения. После внедрения цифровых двойников в предприятия топливно-экономического комплекса и в учебные заведения, обучающиеся будут отрабатывать сначала ознакомительную программу, где будет информация об энергообъекте, его строении, технических характеристиках, принципе работы. Последующие блоки будут о работе каждого элемента энергообъекта с детализированными моделями и возможностью управления, отработка различных режимов работы каждого компонента. После всего теоретического и практического обучения об элементе энергообъекта предстоит выполнить экзаменационное задание.
Научно-техническое решение
Компьютерное программное обеспечение, симулирующее работу объекта промышленной теплоэнергетики (цифровой двойник), включающее в себя: - графические 3D-модели; - модель на базе интернета вещей (в перспективе будет создана цифровая платформа с обученной нейросетью для более быстрого развития навыков и умений потенциальных работников); - интегрированные математические модели для симуляций потенциально аварийных ситуаций и инженерных расчетов (CAE-системы); - визуализации на основе AR и VR. Моделирование цифровой копии будет осуществляться на основе FMEA-модели (Failure Mode and Effects Analysis, анализ видов и последствий отказов) для анализа надежности систем и выявления наиболее критических шагов производственных процессов. Затем разработанная архитектура цифрового двойника будет перенесена на платформу для разработки цифровых двойников (пока пользуемся Siemens, но планируем переход на отечественную цифровую платформу CML-BENCH (ссылка: https://cml-bench.ru/)), которая объединяет математические модели, данные и интерфейс для управления цифровым двойником, превращает его в динамическую систему. Разрабатываемые цифровые двойники объектов промышленной теплоэнергетики для подготовки инженерных кадров не нарушают права третьих лиц на интеллектуальную собственность. В настоящее время идет активная работа по подготовке заявки на регистрацию программы для ЭВМ, чтобы защитить создаваемую в рамках проекта интеллектуальную собственность.
Характеристики программного обеспечения, симулирующего работу объекта промышленной теплоэнергетики, для подготовки инженерных кадров:
1. Тип ЭВМ: IBM PC-совместимый ПК, мобильное устройство (iOS от версии 16.0 и Андроид от версии 11.0 и последующие)
2. ОС: Ubuntu 18.04.
3. Язык программирования: C++.
4. При полной загрузке сервера обучение могут проходить не менее 10 пользователей одновременно.
Цифровые технологии, так как технология «цифровой двойник» является «технологией интегратором практически всех «сквозных» цифровых технологий и субтехнологий, выступает технологией-драйвером, обеспечивает технологические прорывы и позволяет высокотехнологичным компаниям переходить на новый уровень технологического и устойчивого развития на пути к промышленному лидерству на глобальных рынках»
Основные конкурентные преимущества
Конкурентные преимущества: Конкурентные преимущества:
1. Реалистичные 3D модели и анимация технологических процессов и аварийных ситуаций объектов промышленной энергетики.
2. Высокое соответствие реальному технологическому процессу объектов промышленной энергетики.
3. Объективная оценка уровня знаний обучающихся.
4. Совместимость с любыми системами виртуальной реальности.
5. Сокращение расходов на обучение обучение одного сотрудника на 77% за счёт исключения материальных расходов и снижения времени обучения в два раза.
6. Наличие практического модуля обучения с не менее 20 сценариями аварийных и безаварийных работ энергообъекта.
7. При полной загрузке сервера обучение могут проходить не менее 10 пользователей одновременно.
