Зачем нужны цифровые двойники в складской логистике

Поговорим о том, что такое цифровые двойники склада, какие виды двойников существуют и как понять, нужны ли они вашему предприятию.

Внедрение информационных технологий фактически во всех сферах стало частью повседневной реальности. Коснулось это и производства, в котором происходит масштабная автоматизация бизнес-процессов, распространение искусственного интеллекта и внедрение промышленного «Интернета вещей» (IIoT).

Многие решения — «Интернет вещей», автоматизированные системы, роботизированные производства, «умные» дома используют компьютерные алгоритмы для мониторинга и управления физическими объектами. Иногда они даже могут иметь схожую архитектуру, но значительно отличаются по функционалу и сложности.

Управление складом — одна из тех областей, где технологии автоматизации наиболее востребованы. Существует немало решений, направленных на автоматизацию складских процессов. Программный комплекс управления складом может состоять из нескольких уровней, включающих ряд модулей или продуктов, таких как ERP, WMS, MFC и т.п. А для обслуживания складского комплекса разнообразные SCADA-системы (Supervisory Control and Data Acquisition) осуществляют непрерывный мониторинг работы склада, не только отслеживая ситуацию и собирая данные в режиме реального времени, но и сообщая о неполадках и сбоях.

При этом, сбор и анализ данных зачастую остается непростой задачей, так как требуется не только интерпретировать разноформатные данные, но и оперативно принимать оптимальное для каждой конкретной ситуации решение. Человеческий фактор зачастую не дает требуемой оперативности принятия решений. На помощь могут прийти такие технологии, как искусственный интеллект и машинное обучение. Предполагается, что для их использования нужно создать виртуальную модель склада — цифрового двойника. Этот программный аналог использует данные в режиме реального времени и моделирует поведение объектов в различных условиях. Цифровых двойников можно использовать и для управления бизнес-задачами, в том числе для управления потоками товаров, именно поэтому их применяют в части WMS.

Всегда ли нужен цифровой двойник и насколько детально он должен копировать объект реального мира?

Давайте разберемся.

Виды цифровых двойников

К созданию цифровых двойников существует множество подходов. Они отличаются в зависимости от уровня интеграции и потока данных. В управлении складом в основном применяют три:

1. Цифровая тень. Это модель реального объекта, которую можно использовать исключительно для мониторинга и диагностики текущего состояния оборудования и других объектов. Воздействовать на реальный объект через его цифровую тень невозможно. Зато можно использовать полученные данные для последующего анализа (математического, статистического и т.д.). Цифровая тень подключена к работающему оборудованию и получает от него информацию в реальном времени.
2. Цифровой двойник с визуализацией. Двойники такого типа могут формировать условия эксплуатации и предсказывать поведение оборудования в различных ситуациях. Визуализация предназначена для того, чтобы человек имел возможность наблюдать ситуацию и анализировать ее самостоятельно с точки зрения своего опыта, интуиции и т.п. Такого рода двойники могут быть очень полезны при обучении персонала, модернизации склада или прогнозировании эффективности процессов в зависимости от меняющихся условий.
3. Цифровой двойник с полноценной обратной связью. Такой двойник полностью моделирует работу системы — например, оператор может управлять сложным транспортным средством, находясь за сотни километров от склада.

Применение цифровых двойников

Цифровой двойник складской системы дает возможность:

• смоделировать совместную работу нового аппаратного обеспечения с уже имеющимся оборудованием, а также спланировать перепланировку или переезд склада;
• проводить предиктивное обслуживание аппаратного обеспечения. Иногда это особенно важно – например, когда речь идет об особых условиях хранения или о редком, дорогом оборудовании;
• отладить сложные складские процессы. Например, в особых условиях (при низких температурах, в полной темноте, при отсутствии кислорода и т.п.), с опасными или дорогими единицами хранения;
• провести тренировку «умных» роботов в безопасной виртуальной среде;
• отработать полуавтоматические операции, требующие участия человека — к примеру, дистанционное обучение персонала работе с новым оборудованием;
• провести анализ рисков и смоделировать различные внештатные ситуации;
• провести более надежное тестирование перед внедрением WMS-системы;
• подготовить «шаблоны» для строительства/оснащения новых складов;

Один из наших клиентов отработал на цифровом двойнике несколько гипотез по размещению оборудования хранения и грузопереработки. Моделирование позволило поменять технологию раскладки и конфигурацию автоматизированной системы хранения (рассчитать скорости, изменить количество ярусов), а также скорректировать размеры конвейерной системы.

Быть или не быть

Несмотря на все перечисленные плюсы и возможности, которые дают цифровые двойники, решение о создании виртуальной модели стоит принимать взвешенно.

Прежде всего, это дорогой процесс, где попытка сэкономить может «свести на нет» все положительные стороны проекта. Создание качественной модели может потребовать серьезных вложений, ведь, помимо программного обеспечения, необходимо оборудовать склад всем необходимым с точки зрения IIoT-технологий оборудованием: датчиками, камерами и т.п. Чем детальнее вы будете собирать данные и спроектируете складские процессы, тем точнее цифровой двойник будет отображать реальную ситуацию и тем меньше проблем возникнет при эксплуатации.

Стоит помнить о том, что никакая модель не отражает всех тонкостей функционирования реальной складской системы. Если доверить искусственному интеллекту управлять складом и процессами, то есть риск полностью потерять контроль и перестать понимать ситуацию. Ведь чем больше решений принимает искусственный интеллект, тем сложнее человеку понять причины этих решений.

Стоит выстраивать структуру управления так, чтобы искусственный интеллект выполнял до разумной степени ограниченные задачи, между которыми контроль возвращался бы к человеку. Это даст персоналу контроль за ситуацией и возможность вовремя вносить необходимые изменения.

В каждой конкретной ситуации требуется разный уровень моделирования реального мира. Главное, чтобы в итоге вы получили в свое распоряжение ту систему, которая решает именно ваши задачи. Необходимо правильно сформулировать бизнес-задачу и искать для нее оптимальное решение с подходящим набором средств — как ультрасовременных, так и проверенных временем.