ЦИФРОВОЕ РАЗДВОЕНИЕ СТАНЦИЙ И УЗЛОВ

ЦИФРОВАЯ ПРОСТОТА

Самая популярная тема в обсуждении подходов управления эксплуатационной работой заводов и предприятий, это цифровизация. Что это, мода или тренд? Чем цифровизация отличается от периодов механизации, автоматизации, компьютеризации которые происходили последовательно в шестидесятых, девяностых и двухтысячных годах?

Все предыдущие технологические прорывы позволяли увеличить производительность предприятий и отраслей. Но происходило это за счет увеличения сложности процессов. Компьютеризация обещала уменьшить количество бумажных документов, но в итоге бумаг стало еще больше. Автоматизация отменила ручной труд служащих но им на замену пришли инженеры с высшим образованием, занимающиеся обслуживанием станков и технических средств.

Цифровизация это в первую очередь возврат к простоте. Цифровой сервис "убер" это когда для вызова такси нужно нажать несколько кнопок в смартфоне. Не надо звонить в таксопарк, не надо диктовать адрес, не нужно уточнять у диспетчера тариф. В цифровом автомобиле будущего автопилот сам отвезет пассажиров в нужное место, права не нужны. Цифровой фотоаппарат отменил необходимость проявлять пленку в темной комнате. Цифровой телефон, смартфон, максимально упростил процесс разговора или переписки двух людей. Мы можем говорить так как будто собеседник с нами в одной комнате. Можем писать так как будто бумажные письма мгновенно доставляются адресату.

Итак, цифровые сервисы направлены на исключение сложности при взаимодействии с техникой. Сложность ни куда не девается она уходит глубже. Искусственный интеллект, машинное обучение, интернет вещей, большие данные, вот те цифровые инструменты которые делают сложное простым.

ЭЛЕКТРОННЫЕ РЕЛЬСЫ В ЦИФРОВЫХ ОБЛАКАХ

Для перехода от разрозненной автоматизации к цифровой платформе необходимо перевести существующие технологии и системы в цифровую реальность.

Одним из способов достижения такого перехода является использование концепции “Цифрового двойника” – цифровой копии физического объекта или процесса обновляемой в реальном времени.

Цифровой двойник служит в качестве виртуальной копии того, что на самом деле происходит на предприятии в почти реальном времени. Это самообучающаяся, эволюционирующая система которая непрерывно обновляется, интегрирует в себя как фактические так и исторические данные и может прогнозировать свое будущее состояние.

Рассмотрим использование Цифрового Двойника на примере ж/д сортировочной станции:

Модель цифровизации станции изображенная на Рисунке 1, определяется через взаимосвязь следующих составных элементов реальной станции (по часовой стрелки снизу, слева): исполнительных механизмов железнодорожной автоматики, существующих систем управления (АСУ СТ) и сенсоров интернета вещей (IoT).

Датчики, распределенные по всему производственному процессу, создают сигналы, которые превращаются в цифровую модель станции (BigData). Имея полную цифровую картину оперативной обстановки, можно выполнять алгоритмические симуляции и визуализировать узкие места на станции, и выполнять прогнозирование с использованием искусственного интеллекта.

Таким образом в правой части рисунка возникает Цифровой двойник станции представляющий собой, цифровую модель физического мира и процесса в реальном времени.

Цель цифрового двойника - выявить отклонения от оптимальных функционирования реальной станции, спрогнозировать необходимую последовательность действий для оптимального выполнения целевых KPI. Полученный прогноз превращается в план и приводит к действию в реальном мире (на рисунке 1 это внешний контур действие-выполнение -коммуникация-обработка- анализ-планирование). Действие производится посредством исполнительных механизмов, подверженных вмешательству человека, которые приводят к выполнению плана создавая таким образом замкнутый цикл управления реальной станцией.

ЦИФРОВОЙ УЗЕЛ

Железнодорожные станции — это линейные предприятия и их работа увязана с работой прилегающих участков, работой соседних станций, которые входят в контур управления ОАО РЖД. В настоящее время на сети ОАО «РЖД» реализована трехуровневая система управления перевозочным процессом и содержанием инфраструктуры в вертикально интегрированных бизнес-единицах производственного блока компании. Первый уровень — это центральные органы управления. Второй уровень — региональный, организованный на начальном этапе в границах железных дорог. Третий уровень представляют линейные предприятия. Создание Цифрового двойника для станции приведет к необходимости встраивания такой станции в систему управления ОАО РЖД. В связи с этим предлагаем использовать процессный подход и охватить цифровизацией процесс оперативного управления железнодорожным узлом. Для этого необходимо создать “цифровых двойников” для всех участников оперативного процесса управления:

Представленные на рисунках шестиугольные модули – это цифровые двойники для оперативного диспетчерского и дежурного аппарата станционного и регионального уровней, перенесенные в цифровую среду. По указанным выше принципам, для каждого участника процесса оперативного управления создается “цифровой двойник” совокупность которых формирует цифровой железнодорожный узел.

Решения