Upload
anatoly-levenchuk
View
8.508
Download
7
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Доклад А.Левенчука "Цифровое производство" на RAICamp, Москва-Ватутинки, 16 ноября 2013
Citation preview
Цифровое производство
Москва16 ноября 2013г .
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
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
Альфы инженерного проекта
4
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]
V-диаграмма
6
Подальфы определения системы
приёмка
проверка
проверка
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
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
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
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
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
Ключевые слова для generative design• Солверы (solver)• Оптимизаторы (optimizer)• Ограничения (constraints)• Художественность (art)• Порождающее производство (generative manufacturing) и новые материалы
12
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
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
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
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)
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.
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.
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
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).
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
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/
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!
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
25
Спасибо за вниманиеАнатолий Левенчук,Директор по исследованиям Русского отделения INCOSEhttp://[email protected]
Виктор Агроскин[email protected]
TechInvestLab.ru(495) 748-53-88