Концепция «цифрового предприятия» как платформы, объединяющей интеллектуальную сеть датчиков, установленных на оборудовании реального предприятия, и виртуальный образ этого предприятия в виде «цифрового двойника» (digital twin), служит нескольким глобальным задачам, первая из которых – прогноз и предотвращение аварийных ситуаций.

– Проект ученых ЮУрГУ «Облачная индустриальная платформа» исследует возможности создания системы «цифровых двойников» производственных процессов. «Цифровой двойник» в режиме реального времени синхронизируется с производственными процессами путем обработки данных, которые получает с интеллектуальных беспроводных сенсоров. Собирая «цифровые двойники» различного оборудования и технологических процессов, можно создать «цифровой двойник» предприятия целиком. Это дает возможность анализировать текущую ситуацию, а также позволяет прогнозировать поведение отдельных узлов оборудования и всего предприятия в целом, – рассказывает директор Высшей школы электроники и компьютерных наук ЮУрГУ Глеб Радченко.

Вуз уже имеет большой опыт создания «цифровых двойников» промышленных объектов. Примерами таких решений могут служить виртуальные 3D-модели прокатных станов и гидроэлектростанций. Университет также активно привлекает мировых научных лидеров в областях информационных технологий и измерительных систем для решения проблем российских предприятий. Так, в рамках Проекта 5-100 в вузе создана Лаборатория проблемно-ориентированных облачных сред, руководит которой директор Лаборатории параллельных вычислений Центра научных исследований и высшего образования Энсенады (Мексика) профессор Андрей Черных. Для решения задач, связанных с разработкой измерительных устройств нового поколения, создана Лаборатория самодиагностики и самоконтроля приборов и систем под руководством профессора Оксфордского университета Мануса Генри (Великобритания).

Важнейшие задачи «цифрового предприятия» – автоматизация управления производством и модернизация технологических процессов. В рамках этого направления ЮУрГУ тесно сотрудничает с мировым лидером по производству сенсорных систем для предприятий «Индустрии 4.0» – корпорацией Emerson, а также с промышленным гигантом Уральского региона в области металлургии – Магнитогорским металлургическим комбинатом.

– Первый проект – это система оценки состояния оборудования и его влияния на качество выпускаемой комбинатом продукции. Без сенсоров, без интеллектуального анализа данных, которые с них поступают, это невозможно заранее оценить, – продолжает Глеб Игоревич. – Второй совместный проект ММК и ЮУрГУ связан с развитием системы компьютерного зрения, которая анализирует состояние выпускаемой продукции и, используя искусственные нейронные сети, выявляет возможные дефекты. ЮУрГУ разрабатывает систему, которая позволила бы автоматизировать процесс анализа качества проката с помощью технологий «глубокого обучения» (deep learning). Цифровое зрение позволяет выявлять различные дефекты подобного рода.

С ведущим производителем оборудования для автоматизации металлургических предприятий – SMS Group (Германия) ЮУрГУ развивает проект по исследованию методов интеллектуального анализа данных для управления технологическими процессами на металлургических предприятиях.

Осуществлять эти и другие высокотехнологичные расчеты ученым ЮУрГУ позволяет Лаборатория суперкомпьютерного моделирования, где установлены три мощных суперкомпьютера суммарной вычислительной мощностью 606 TFlops. Гордость вуза, самый мощный суперкомпьютер лаборатории «Торнадо ЮУрГУ» имеет 29 184 процессорных ядра и занимает восьмое место в рейтинге самых производительных суперкомпьютеров СНГ.