Компьютерное моделирование стало более продвинутым и доступным, чем когда-либо

Цены на инструментарий для создания имитационных моделей или цифровых двойников снижаются, а вычислительные мощности современных компьютеров, наоборот, растут. Благодаря этому они стали гораздо доступнее и теперь их активными пользователями становятся компании малого и среднего бизнеса.

Многие крупные корпорации уже вложились в создание цифровых двойников — фотореалистичные виртуальные копии продуктов и процессов реального мира. Сейчас благодаря современным персональным компьютерам и новому поколению инструментов для программного моделирования среднему и малому бизнесу доступны широкие возможности для моделирования и визуализации. Хотя они не совсем идут вровень со своими высокотехнологичными собратьями, но помогут ускорить разработку новых продуктов для серийного производства и способствовать постоянному развитию.

Компании уже достаточно давно начали создавать цифровые модели физических объектов с помощью компьютеров. Их развитию послужило желание просчитать, например, траекторию движения снаряда или запустить математическую модель, которая бы ускорила развитие других систем вооружения. Но на протяжении многих десятилетий, выходные данные компьютеров представлялись в виде огромных таблиц из чисел, для интерпретации которых требовался специалист.

Ситуацию изменило развитие графических и визуальных вычислительных систем. Анимация помогла людям в доступной форме визуализировать результаты математического моделирования. К 90-м годам его стали широко применять в проектировании, химии, создании моделей нефтяных месторождений, прогнозировании погоды и других областях, требующих вычислительных мощностей.

Но все эти вычислительные мощности были достаточно дорогими. В 1997 году, когда Вилли Ши руководил маркетингом в подразделении Cray Research компании Silicon Graphics, они продавали имитационные системы для передовых приложений, таких как системы управления полётом и вооружением и управления комплексными объектами, например, электростанциями. Тогда система Cray C932 стоила $32 млн, а её производительность была на уровне процессора A12 Bionic от Apple, который сейчас устанавливают в iPhone XS. В то время высокотехнологичные системы визуализации стоили $1 млн, а сегодня обычным пользователям доступны продвинутые игровые системы от Nintendo и Sony по цене ниже $500. Сейчас один ноутбук может содержать в себе имитационную модель для проектирования и настройки сложной производственной линии или колл-центра — отличные характеристики всего за несколько тысяч долларов.

Низкая цена означает, что сейчас компании малого и среднего бизнеса могут использовать преимущества цифровой магии в различных сферах.

Рекомендуем к просмотру «Интервью с Сергеем Ложкиным. Цифровые двойники и имитационное моделирование».

Планирование операций и проектирование. Промышленные инженеры уже давно используют программное обеспечение для проектирования (CAD), чтобы создавать физические макеты заводских цехов и систем обработки материалов. В то время они обычно проектировали физическую систему, тестировали и донастраивали её и приступали к управлению предприятием. Сейчас они могут выполнять все эти операции без затрат на строительство благодаря имитационным моделям. Практически без затрат, они могут исследовать альтернативы, тестировать возможности первичной планировки, чтобы управлять различными продуктовыми потоками и сценариями спроса и проводить улучшения до капиталовложений. Это ускоряет развитие новых производственных процессов и время выхода на рынок, а также снижает риски.

С помощью цифрового двойника менеджеры могут тестировать то, каким образом получать максимальную пользу от производственных линий, находить и устранять узкие места, экспериментировать с различными стратегиями маршрутизации и контроля и быстрее, чем это было раньше, оптимизировать размещение и размеры буферов незавершенного производства. Современные программы для создания имитаций включают в себя даже профили сотрудников, работающих в цеху, что позволяет планировщикам учитывать то, насколько легко быстро они могут передвигаться или как далеко им приходится идти за необходимыми компонентами или инструментами. Ещё имитации включают в себя реалистичные изображения оборудования, и выглядит так, как будто вы находитесь в виртуальном мире компьютерной игры.

Развитие процессов. Имитационное моделирование позволяет быстрее экспериментировать с процессами «что если», а поскольку благодаря актуальным операционным данным модель совершенствуется, инженеры могут проводить быстрые, не затратные эксперименты на цифровом двойнике и улучшать процессы без вмешательства в производство. Это ускоряет развитие процессов и позволяет быстрее снижать издержки. Имитации также используются, чтобы эмулировать системы контроля и тестировать новые подходы до непосредственного внедрения.

Более тесное сотрудничество при проектировании и производстве. Используя имитационную модель, работники сложной производственной линии могут быстро повторять последовательность действий за их производственными аналогами, улучшая тем самым технологичность продукта и в то же время понимая последствия своего выбора. Подобно тому как совместное использование моделей CAD помогает улучшить взаимодействие между проектировщиками и инженерами, имитации процессов позволяют им сотрудничать на протяжении всего жизненного цикла продукта, быстро наращивать производство и более гибко и эффективно подходить к процессу обработки. Такие виртуальные копии позволяют быстро отвечать на вопрос «что если», например, насколько быстро компания может увеличить производственные мощности.

Обучение. Имитационные модели также могут использоваться при обучении новых сотрудников и помочь им сориентироваться в операционной деятельности до того, как они начнут работать на производственной линии. Так они гораздо быстрее приобретут необходимый опыт.

Коммуникации и маркетинг. Такие имитационные средства могут быть отличным маркетинговым инструментом чтобы продемонстрировать клиентам возможности компании. Это позволяет клиентам ознакомиться с цифровыми макетами. Хотя эти модели не будут такими же реалистичными как авиасимуляторы Flight Simulator от Microsoft и, скорее всего, своей графикой будут напоминать видеоигру OVERCOOKED от Team17, они будут становиться все лучше по мере развертывания вычислительной мощности.

Поговорив со многими компании малого и среднего бизнеса, Вилли Ши был удивлен, насколько малое число из них уже воспользовались этим инструментарием. Они упускают большие возможности. Новое поколение недорогого ПО для создания имитаций обладает широким потенциалом и быстро окупится. Небольшим компаниям определенно стоит к ним присмотреться.

С оригиналом статьи можно ознакомиться на сайте hbr.org.