25
Цифровое производство Москва 16 ноября 2013г .

Цифровое проектирование

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Доклад А.Левенчука "Цифровое производство" на RAICamp, Москва-Ватутинки, 16 ноября 2013

Citation preview

Page 1: Цифровое проектирование

Цифровое производство

Москва16 ноября 2013г .

Page 2: Цифровое проектирование

TechInvestLab• Слоган: «организуем организаторов»• Клиенты: службы развития крупных холдингов• Роль: генеральные консультанты,

научные руководители проектов развития (проектов управления технологиями)

• Принцип: образовательный консалтинг

• Особая экспертиза: стратегирование, системная инженерия, инженерный менеджмент, организационное развитие, информационные технологии (в том числе семантические).

• Уникальная экспертиза: ISO 15926 (члены POSCCaesar Association)• Мораторий: временно не работаем с государством (занимаемся

производственными и исследовательскими задачами, но не регулированием)

• Партнёры: Анатолий Левенчук, Виктор Агроскин2

Page 3: Цифровое проектирование

Русское отделение INCOSE

• Русский – это язык, а не страна.• Особый интерес: фронтир системной

инженерии (а не популяризация).• 83 заседаний на ноябрь 2013г. (два раза в

месяц), четыре ежегодные выездные рабочие встречи, одна международная конференция.

• Материалы: http://incose-ru.livejournal.com/.• Корпоративных членов пока нет.

3

Page 4: Цифровое проектирование

Альфы инженерного проекта

4

Page 5: Цифровое проектирование

5

Ключевая мысль системной инженерии:V-диаграмма перехода от определения к воплощению

определение потребностей

приемка в эксплуатацию

Архитектурное проектирование

рабочее проектирование изготовление

интеграция

валидация

верификация

верификация

System definition

System realization

[System operation]

Page 6: Цифровое проектирование

V-диаграмма

6

Подальфы определения системы

приёмка

проверка

проверка

Page 7: Цифровое проектирование

Развитие и совершенствование инженерии

7

РЕЗУЛЬТАТЫ

ВРЕМЯ

III поколениеМоделе-ориентированная (model-based) инженерия: формальные языки (вычисляемый «код»)

II поколениеСовременная («классическая») инженерия: диаграммы и чертежи («псевдокод»)

I поколение«Алхинженерия»: неформальные тексты и эскизы

199018601400

IV поколениеИскусственный интеллект: гибридные вычисления

2020

Page 8: Цифровое проектирование

Смена технологий системной инженерии

• Технология – way of working (практики и поддерживающие их инструменты, обученные этим практикам работы люди с нужным уровнем компетенций)

Сейчас (классика): фронтир -- управление жизненным циклом. Идея: «пусть сломается в компьютере» -- поиск и предотвращение коллизий. Защищаем от убытков и задержек. Управление жизненным циклом.

Завтра: фронтир -- generative design and manufacturing.Идея: «пусть думает компьютер, от нас нужно только сообщить намерение». Даём дешевизну и скорость. Моделирование и преобразование моделей

8

Page 9: Цифровое проектирование

Моделеориентированность

Формальные модели подразумевают:• (автоматизированное) доказательство правильности• Позволяют использовать порождающие технологии

(автоматизировать работу с ними)

• Тренд: верхнеуровневые модели (архитектурные, логические). Ralf Johnson: Архитектура – это обо всём важном. Что бы это ни было.

9

Page 10: Цифровое проектирование

Порождающее проектирование и производство

«Порождение» против «редактирования»

Generative design (биты в биты)• Информационная модель-1 + справочные данные =

информационная модель-2

Generative manufacturing (биты в атомы)• Информационная модель + справочные данные =

оформленное вещество10

Page 11: Цифровое проектирование

Принципы порождения

• Постепенное уменьшение доли «редактирования» в пользу автоматизированного порождения (как в проектировании, так и в изготовлении)

• Автоматизация инженерных обоснований – доказательства (в отличие от тестирования), порождение объяснений

• Использование справочных данных (общей для многих проектов информации)

11

Page 12: Цифровое проектирование

Ключевые слова для generative design• Солверы (solver)• Оптимизаторы (optimizer)• Ограничения (constraints)• Художественность (art)• Порождающее производство (generative manufacturing) и новые материалы

12

Page 13: Цифровое проектирование

Порождающее производство

• Форма, невозможная для ручной работы• Субтрактивные и аддитивные методы

(экономия материала, энергии, времени)• 3D печать• Робототехника (сборка)• Автоматизированная логистика (деталь

описывает сама себя в логистической цепочке)

13

Page 14: Цифровое проектирование

Не только производство!Автоматизация научной и изобретательской работы

• Биороботы на чипе• Новые материалы (например, комбинации

для батареек – анод, катод, электролит)

• Ключевой момент: генерация гипотез

14

Page 15: Цифровое проектирование

Типы производства

• Субтрактивное (обрабатывающие центры)• Аддитивное (печать, вязание, кирпичи)

• Generative manufacturing – это оба вида!• Но станки с ЧПУ обыденны, их даже не

рассматриваем.• Даже если это робот, водящий лазерным пером по

стальному листу.• «Умную пыль» (роботы-кубики) не рассматриваем.

15

Page 16: Цифровое проектирование

3D печать• Идеальный метод для деталей сложной формы (учитывая надёжность и

прочность). Сложная форма даёт прочность, лёгкость, меньшее число деталей (дешевизну логистики и сборки).

• Массовость: поддержка в Windows 8.1 драйверов 3D принтеров (http://www.microsoft.com/3d), это уже не экзотика.

• от микрон до метров, от инженерных до биоприменений

16

Анод и катод микробатареи

http://www.boston.com/business/innovation/blogs/inside-the-hive/2013/06/28/harvard-researcher-used-printer-create-really-tiny-batteries/YAnRhFfWn4BzoZUp0Y9GOK/blog.html

http://www.telegraph.co.uk/travel/ultratravel/the-next-big-thing/10110195/The-worlds-first-3D-printed-house.html

Первый в мире дом начали печатать в Амстердаме (июнь 2013)

Page 17: Цифровое проектирование

3D печать: прочность и точность.Это не про платсмассу!

17http://blog.solidconcepts.com/industry-highlights/worlds-first-3d-printed-metal-gun/

Лазерное спекание: давление более 1360атм. при каждом выстреле. Ствол рифлёный. Никакой машинообработки.

Напечатано более 30 деталей (нержавеющая сталь и хромо-никелевый сплав). Накладки на ручку тоже напечатаны.

Page 18: Цифровое проектирование

3D печать: органы.Это не про пластмассу и сталь!

18http://www.newscientist.com/article/dn23382-kidney-breakthrough-complete-labgrown-organ-works-in-rats.html

Альтернатива: биореактор – выращивание печени для пересадки (апрель 2013, успех у крыс)

http://www.3ders.org/articles/20130815-how-do-they-3d-print-kidney-in-china.html

Пока без кровоснабжения и нервов, а клеточные структуры впятеро крупнее, чем нужно (не хватает разрешения). Ожидание: 10-15 лет, и печать органов будет возможна.

Page 19: Цифровое проектирование

Производство жизниDigital Biological Converter

19http://www.jcvi.org/cms/research/projects/first-self-replicating-synthetic-bacterial-cell/overview/

Институт J. Craig Venter: синтезировал в 2010г. из 4 бутылок аминокислот геном M. mycoides JCVI-syn1.0 с 1.08млн. пар оснований, результирующая бактерия начала делиться

Октябрь 2013г.: «Телепортация жизни». Вышла книга, и есть «корявый прототип» устройства пересылки жизни по электронной почте.

http://www.amazon.com/Life-Speed-Light-Double-Digital-ebook/dp/B00C1N5WRK

Page 20: Цифровое проектирование

3D ДНК-оригами и инженерные бактерии(пока это дико, запредельно дорого!)

20

Октябрь 2013: формирование Center for Molecular Design and Biomimicryв аризонском университете.

Каждый квадратик на фото 200нм

https://asunews.asu.edu/20130321_dnananotechnology

http://www.azbio.org/asu-appoints-hao-yan-as-director-of-new-center-for-molecular-design-and-biomimicry

http://www.nature.com/news/protein-gets-in-on-dna-s-origami-act-1.12882

Генетически модифицированная бактерия синтезировала белок заданной пирамидальной формы. Это всё одно дешевле, чем DNA (но трудней запроектировать).

Page 21: Цифровое проектирование

Промышленное 3D вязание из композитных волокон

• «Преформы» – волокна заранее правильно сориентированы, осталось только «залить» (http://www.compositesworld.com/articles/structural-preform-technologies-emerge-from-the-shadows).

• 3D вязание оплёток, обшивок и даже шасси сложной формы (Lexus, 2011)

21http://www.youtube.com/watch?v=ry9uiP2I6kQ

Page 22: Цифровое проектирование

Сборочное производство: не для одиночных роботов

• Сегодня: порядка 1.1млн. промышленных роботов. В 2013 году их будет продано 162тыс. (данные http://www.ifr.org/). Рост ожидается до 6% в год (никакого «бума»).

• Совместная работа роботов и людей – БЕЗОПАСНОСТЬ!• Быстрое обучение роботов людьми (Baxter)• Совместная работа независимо закупленных роботов.

22http://www.technologyreview.com/news/429248/this-robot-could-transform-manufacturing/

Page 23: Цифровое проектирование

Летающие сборщики

23http://www.idsc.ethz.ch/Research_DAndrea/Archives/Flying_Machine_Enabled_Construction

Высота 6 метров, летали 4 дняhttp://www.youtube.com/watch?v=W18Z3UnnS_0Такие роботы могут и жонглировать!

Page 24: Цифровое проектирование

Системная инженерия• Цифровое производство не слишком отличается от

робототехники – но нет ярко выраженного «робота», часто нет и манипулятора.

• Софт решает всё: квадроторы есть у всех, а вот жонглируют они не у всех.

• Но и хард забывать не нужно, это совсем не программная инженерия. Хитрая физика, дороговизна и несовершенство материалов, дороговизна и длительность проб и ошибок, нестабильность «аналогового» реального производства по сравнению с «виртуальным макетом».

• Всё решает командная работа: в одной голове все нужные знания не помещаются.

24

Page 25: Цифровое проектирование

25

Спасибо за вниманиеАнатолий Левенчук,Директор по исследованиям Русского отделения INCOSEhttp://[email protected]

Виктор Агроскин[email protected]

TechInvestLab.ru(495) 748-53-88