Переклад статті Lean Digital Twin Pieter van Schalkwyk, співголови групи Natural Resources Work в Digital Twin Consortium, автора книги “Розробка промислових цифрових двійників”, CEO XMPRO – компанії, що пропонує цифрову платформу та рішення для створення цифрових двійників
У першій частині публікації ми описали основні принципи підходу ощадливого стартапу та як їх можна застосувати до створення цифрових двійників. А в цій статті ми розглянемо практичне застосування цього підходу до розробки ощадливого цифрового двійника.
Перший етап підходу зводить до мінімуму зусилля щодо розробки, так як зосереджується на визначенні ключових проблем бізнесу, які можна вирішити за допомогою цифрових двійників, описавши загальне рішення у простій для сприйняття формі. У методології ощадливого стартапу це називається етапом відповідності проблеми та рішення.
Другий етап підходу визначає мінімально життєздатного цифрового двійника (Minimum viable digital twin, MVDT) на основі формулювання проблеми та рішення з попереднього етапу. MVDT використовується для перевірки та верифікації припущень і гіпотез, зроблених під час формулювання проблеми. MVDT може пройти кілька ітерацій, доки покаже відповідність цифрового двійника потребам бізнесу. Це випливає з відповідності продукту ринку у методології ощадливого стартапу. Найкраще це досягається за допомогою інструментів гнучкої розробки, які дозволяють експертам у предметній галузі швидко змінювати елементи MVDT.
Як тільки гіпотеза MVDT перевірена та підтверджена, цифровий двійник може масштабуватися до повного виробництва та життєвого циклу.
Ці перші два етапи зосереджені на ітераційному підтвердженому навчанні і потенційній зміні програми цифрового близнюка в міру появи нового знання.
Найкраще ощадливий цифровий двійник будувати описаними нижче послідовними кроками.
Крок 1. Знайти проблему, гідну вирішення (розуміння проблеми)
Описаний тут підхід до встановлення пріоритетів проходить у дві стадії, щоб, по-перше, ранжувати кілька ініціатив в організації, які можуть отримати вигоду від цифрових двійників, та, по-друге, ранжувати приклади використання активів або процесів, які працюють разом як система. Перша вправа визначення пріоритетів фокусується на визначенні тієї системи, на якій потрібно буде зосередитися. Інша вправа визначає пріоритети варіантів використання для групування активів, які можуть обслуговуватися одним цифровим двійником.
Прикладами можуть бути пакувальна лінія для товарів повсякденного вжитку, свердловина в нафто-газовій галузі, роботизована складальна лінія на виробництві, магістральний конвеєр в обробному чи переробному заводі гірничовидобувної галузі.
В обох вправах застосовується однаковий підхід, і початкову матрицю пріоритетів можна опустити, якщо компанія чітко розуміє систему, яка може отримати користь від цифрового двійника. Однак рекомендується все-таки виконати вправу визначення пріоритетів, щоб переконатися, що розглядаються реальні бізнес-проблеми. Досвід авторів показує, що організаційні упередження часто впливають на вибір кандидатів для цифрових двійників, а підхід матриці пріоритетів допомагає підсвітити результативні проекти.
Мета полягає в тому, щоб створити потенційно спростовну гіпотезу, щоб перевірити бізнес-проблему, яку вирішуватиме цифровий двійник. «Циклонні насоси є причиною 30 годин простою щомісяця» – це приклад такої гіпотези. Її можна перевірити під час спілкування та семінарів пошуку відповідності проблеми та рішення.
Процес ранжування враховує і вплив на бізнес й технічну готовність проєкту цифрового двійника.
Високорівневі бізнес-результати в структурі визначення пріоритетів є основою для оцінки та узгодження впливу на бізнес конкретного випадку використання. Процес пріоритезації починається зі списку потенційних варіантів використання цифрового двійника і ранжування для кожного бажаного бізнес-результату на основі їх впливу на бізнес. Показники впливу на бізнес вибираються відповідно до стратегічних цілей організації. Їх часто називають рушійними силами бізнесу в програмах цифрової трансформації.
Щоб уникнути ступору аналізу, для встановлення рейтингової матриці використовується проста методологія високого, середнього та низького балів. Найкраще це робити з представниками бізнесу, IT та OT під час робочої зустрічі. Після оцінки впливу на бізнес для кожного сценарію оцінюється його технічна здійсненність (або складність), знову ж таки без надмірного аналізу чи заглиблення в технічні деталі. Це підхід «зверху вниз», і навіть якщо інформація з методів розробки надійності, як-от FMEA, може бути корисним індикатором, важливо стежити, щоб це не переросло в сеанс розробки технічних характеристик чи вимог. Оцінка впливу виконується на основі стратегічних факторів бізнесу, таких як безпека, час простою, якість, пропускна здатність, вартість тощо.
Наприклад, застосовуються такі критерії технічної оцінки: (1) складність OT, (2) складність ІТ, (3) аналітика, (4) складність системи та (5) готовність проекту. Критерії технічної оцінки можна налаштувати відповідно до вимог бізнесу, але для цього прикладу критерії стосуються типової промислової установки.
Складність OT та IT описується з точки зору доступності, точності, затримки та географічного розташування. Аналітика описується з точки зору зрілості, складності (прогностична та когнітивна аналітика) і застосування бізнес-правил або фізичних моделей. Складність системи залежить від інфраструктури розгортання (граничної, локальної та хмарної) та географічних обмежень. Готовність проекту оцінюється за наявністю профільних спеціалістів та технічних ресурсів.
Як правило, корисно визначити «порядок величини» фінансових показників, щоб узгодити високорівневий вплив кожного нового стану або сценарію. Мета полягає не в тому, щоб точно визначити цінність бізнес-кейсу, а в тому, щоб отримати згоду на високому рівні між різними зацікавленими сторонами щодо потенційного впливу кожного сценарію. У цьому прикладі використовується шкала (1) понад 100 тис. доларів США, (2) понад 1 млн. доларів США або (3) понад 10 млн. доларів США.
Цей «порядок величини» візуально представляється на бульбашковій діаграмі з оцінками впливу на бізнес і технічної готовності як двох основних показників. Середньозважені значення кожного з показників розміщуються на графіку, який розділений на чотири квадранти. Розмір бульбашки визначається величиною економічного ефекту. Чотири квадранти представляють готовність бізнесу до кожного зі сценаріїв цифрового двійника. Правий верхній квадрант «Зробити зараз» означає високий вплив на бізнес і високий рівень технічної готовності.
Можливості у верхньому правому куті квадранта з найбільшим розміром бульбашки часто представляють проекти цифрових двійників з найвищою ймовірністю успіху для всіх зацікавлених сторін.
Цей підхід забезпечує загальне розуміння очікуваних бізнес-результатів і потенційних технічних проблем у досягненні мети. Це формує основу для більш детального аналізу проектів з високою ймовірністю успіху. Копію Матриці пріоритетів можна завантажити в Lean Digital Twin Kit. При використанні ітераційного підходу, коли сценарії цифрових двійників спочатку розглядаються на загальному бізнес-рівні, рейтинг забезпечить виявлення процесу або системи з найвищим пріоритетом, які, у свою чергу, розбиваються на підсистеми, компоненти або активи, що ранжуються на основі цього ж процесу.
У сценарії пакувальної лінії для товарів повсякденного вжитку початкове ранжування може бути зроблено для таких бізнес-сфер, як обробка сировини, виробничі процеси, наповнення та пакування, а також доставка. Якщо наповнення та пакування буде визначено як найкращу можливість «Зробити зараз», то подальша вправа може ранжувати сценарії цифрових подвійників для наповнення/упакування, маркування, малювання, пакування та палетування. Це дозволить визначити випадки використання цифрових технологій з найвищою ймовірністю успішного вирішення нагальних бізнес-проблем.
Тривалість цих сеансів має бути обмеженою 90 хвилинами, оскільки для подальшого аналізу знадобиться більше деталей. Але мета полягає в тому, щоб бути ощадливими та зменшити витрати, у тому числі часу.
Результатом кроку 1 є перелік пріоритетних сценаріїв цифрових двійників для проблем, які варто вирішити.
Сподобалася друга частина публікації? Нумо до третьої!