Virtuálne dvojčatá sú hnacou silou pre udržateľnosť vo svete železníc

Železnice na celom svete čoraz viac využívajú digitálne technológie na podporu udržateľnosti. Ústredným bodom tohto úsilia sú iniciatívy zamerané na dekarbonizáciu, ktoré naberajú na obrátkach, keďže prevádzkovatelia investujú do obnoviteľných a efektívnejších zdrojov energie. Ako kľúčový faktor sa ukazuje najmä digitalizácia, pričom hlavnú úlohu zohrávajú technológie ako napríklad „internet vecí“ (Internet of Things - IoT), umelá inteligencia a virtuálne dvojčatá. Tieto technológie nielenže zlepšujú prevádzku železníc, ale aj komfort, bezpečnosť a environmentálnu udržateľnosť.
Virtuálne dvojčatá pomáhajú formovať budúcnosť železníc a umožňujú bezproblémovú spoluprácu prostredníctvom integrovaného modelovania pracovných postupov a optimalizácie ľudí, procesov a technológií. Či už sa používajú pri navrhovaní systémov, výrobe koľajových vozidiel alebo riadení infraštruktúry, virtuálne dvojčatá umožňujú začleniť udržateľnosť do každého kroku procesu. To zahŕňa optimalizáciu dopravných služieb, automatizáciu údržby a zabezpečenie efektívnej a udržateľnej správy majetku.
Spoločnosť Dassault Systèmes podporuje udržateľnosť v železničných spoločnostiach počas celého procesu - od riadenia infraštruktúry až po železničné koľajové vozidlá, signalizáciu, prevádzku nákladnej a osobnej dopravy či údržbu služieb.

Konštrukcia založená na modeli zabezpečuje digitálnu konektivitu end-to-end
Návrh založený na modeli umožňuje spoločnosti Dassault Systèmes navzájom prepojiť infraštruktúru, železničné koľajové vozidlá a signalizačné systémy. Systémové inžinierstvo založené na modeloch (MBSE) tiež overuje komplexné subsystémy, podporuje interoperabilitu medzi systémami a včas predpovedá zmeny pomocou virtuálnych dvojčiat.
MBSE a virtuálne dvojčatá spoločne umožňujú simulácie, ktoré podporujú vývoj spoľahlivých a odolných železničných systémov. Prepojením návrhu systému s návrhom infraštruktúry, tieto technológie podporujú inovácie vo vývoji produktov a inžinierstve.
Medzi hlavné výhody virtuálnych dvojčiat patrí podpora viacerých BIM systémov, spolupráca zameraná na údaje a jednotný zdroj pravdy. To umožňuje súbežné projektovanie a automatizáciu založenú na znalostiach, čím sa zvyšuje efektívnosť a udržateľnosť pri výstavbe a projektovaní železničnej infraštruktúry.
Z týchto pokrokov profitujú nielen veľké infraštruktúrne firmy, ako sú EPC spoločnosti, špecialisti na projektovanie a výstavbu či konzultanti, ale aj tí, ktorí sa podieľajú na prevádzkových fázach a údržbe. 3D nástroje od spoločnosti Dassault Systèmes určené pre úzku spoluprácu zabezpečujú optimalizáciu pracovných postupov a podporu spolupráce v reálnom čase. Zároveň uisťujú tímy, že môžu prejsť z papierových procesov na digitálnu prevádzku, čo im umožňuje spoluprácu v reálnom čase a prispieva k udržateľnosti.

Zabezpečenie udržateľnosti pri správe majetku pomocou virtuálnych dvojčiat
Posudzovanie životného cyklu (LCA) železničnej infraštruktúry je kľúčom k udržateľnosti. Hlavnými cieľmi LCA sú zníženie spotreby energie a zníženie emisií uhlíka. Dosiahnutie udržateľnosti zahŕňa zachytenie emisií oxidu uhličitého už pri samotnom návrhu, vyvážení nákladovej efektívnosti či vplyvu na životné prostredie a hľadanie alternatív, ktoré sú šetrnejšie k životnému prostrediu.
Tieto procesy maximalizujú využívanie zdrojov, minimalizujú odpad počas celého životného cyklu a podporujú dodržiavanie priemyselných predpisov. LCA sa dá aplikovať na železničné koľajové vozidlá, signalizačné systémy a ďalšie procesy v celom železničnom priemysle.
Robustná platforma virtuálnych dvojčiat je nevyhnutná na monitorovanie a hodnotenie železničnej infraštruktúry v reálnom čase. Virtuálne dvojčatá integrujú údaje z rôznych zdrojov, aby poskytli prehľad a umožnili rýchle rozhodovanie. Okrem toho znižujú prestoje a prevádzkové náklady.

Spoločnosť Dassault Systèmes využíva virtuálne dvojčatá na pomoc výrobcom OEM, dodávateľom komponentov a poskytovateľom licencovanej údržby pri optimalizácii výroby. Medzi kľúčové kroky patrí riadenie konfigurácií komponentov, simulácia návrhov s cieľom znížiť plytvanie materiálom, výber optimálnych materiálov a definovanie procesov s potenciálom modernizácie.
S rastúcim úsilím o dekarbonizáciu je modernizácia dôležitejšia než kedykoľvek predtým. Virtuálne dvojičky zefektívňujú výrobné procesy v celej železničnej sieti, predlžujú životnosť koľajových vozidiel a zvyšujú efektívnosť. Simulovaním a overovaním procesov umožňujú virtuálne dvojičky plynulejšiu prevádzku a vyššiu produktivitu.

Podpora udržateľnosti pri poskytovaní železničných služieb
Pre poskytovanie železničných služieb, vrátane nákladnej aj osobnej dopravy, ponúka Dassault Systèmes štyri kľúčové nástroje na plánovanie a optimalizáciu na báze umelej inteligencie:
   Plánovanie služieb a siete
   Plánovanie vozového parku
   Plánovanie terminálov a rozširovania železničných staníc
   Plánovanie dopytu
Integrované riešenie pre nákladnú železničnú dopravu spája riadenie terminálov a staníc, zlepšuje spoľahlivosť služieb zosúladením dopytu zákazníkov s dostupnými zdrojmi a optimalizuje konfigurácie služieb. Zvyšuje tiež prevádzkovú efektívnosť koordináciou príchodov a odchodov a zároveň optimalizuje využívanie koľajových vozidiel a posádky na základe požiadaviek na služby.
Toto riešenie ďalej optimalizuje plánovanie a rozvrhovanie vozového parku, zlepšuje využitie zdrojov a znižuje časy nečinnosti. Pomáha kontrolovať náklady maximalizáciou využitia vlakov a prevádzkovej flexibility, pričom riadi protichodné požiadavky manažérov infraštruktúry a prevádzkovateľov terminálov. Okrem toho poskytuje spoľahlivé, sledovateľné a cenovo dostupné služby.
Riešenie umožňuje ziskové plánovacie rozhodnutia pri vyvážení požiadaviek na pracovnú silu. Pomáha tiež efektívne riadiť denné a sezónne poruchy, a to všetko pri plnení cieľov potrebných pre udržateľnosť.
V prípade osobnej dopravy musia prevádzkovatelia železníc zabezpečiť dispečing a riadenie porúch v reálnom čase s úplným prehľadom o zdrojoch a plánovaných rozhodnutiach. Integrované riešenie plánovania poskytuje podporu pri rozhodnutiach o plánovaní, rozvrhu a realizácií železničných služieb.
Toto integrované riešenie zlepšuje predpovedanie dopytu, čo umožňuje prevádzkovateľom presne predpovedať dopyt cestujúcich a zabezpečiť, aby kapacita zodpovedala požiadavkám. Podporuje tiež riadenie porúch a efektívne plánovanie prevádzkových dní s cieľom zachovať kvalitu služieb a zlepšiť prideľovanie zdrojov. Okrem toho pomáha prevádzkovateľom dodržiavať regulačné normy a zároveň optimalizovať využívanie vlakov a personálu.
Vďaka prepojenej komplexnej prevádzke môžu železniční prevádzkovatelia zabezpečiť ziskovosť služieb nákladnej aj osobnej dopravy pri zachovaní spokojnosti zákazníkov. Zlepšením služieb zákazníkom a včasným dodaním, zvyšuje integrované riešenie plánovania celkovú prevádzkovú efektívnosť, znižuje náklady a podporuje udržateľnosť.

Zabezpečenie udržateľnej prevádzky v oblasti údržby
Na maximalizáciu dostupnosti koľajových vozidiel musia prevádzkovatelia železníc zefektívniť plánovanie a rozvrhnutie údržby s prevádzkovým harmonogramom. Zároveň sa od nich vyžaduje, aby pred implementáciou testovali a overovali nové stratégie údržby vo virtuálnom prostredí.
Spoločnosť Dassault Systèmes sa zameriava na tri kľúčové oblasti súvisiace so správou aktív a údržbou:
   Plánovanie a rozvrhnutie údržby
   Inžinierstvo údržby
   360-stupňový pohľad na údržbu (maintenance intelligence)
Plánovanie a rozvrhnutie údržby je integrované s prevádzkovým harmonogramom, čo operátorom umožňuje simulovať a testovať stratégie vo virtuálnom prostredí pred ich nasadením. Tým sa skracujú prestoje a minimalizujú poruchy, čo zabezpečuje maximálnu prevádzková dobu železničných koľajových vozidiel a zároveň sa do činností údržby začleňuje udržateľnosť.
Inžinierstvo údržby zabezpečuje digitálnu kontinuitu od projektovania až po realizáciu uplatňovaním noriem riadenia MRO a ILS. Podporuje aj sledovanie a dodávanie dielov, čím zabezpečuje dodržiavanie noriem údržby. Riešenie založené na virtuálnom dvojčati poskytuje jednotnú platformu na riadenie železničných koľajových vozidiel od návrhu až po inžinierstvo údržby.

Vďaka 360-stupňovému pohľadu, ktorý je založený na inteligencii údržby, majú prevádzkovatelia komplexný prehľad o dostupnosti vozového parku. Technológia virtuálneho dvojčaťa agreguje údaje z viacerých zdrojov a poskytuje prehľad v reálnom čase na podporu rozhodovania a úpravy stratégie údržby. Tento prístup založený na údajoch zabezpečuje efektívne rozhodovanie počas vykonávania údržby.

Zavedenie udržateľnosti: Kde začať?
Ako môžu prevádzkovatelia železníc zabezpečiť cestu udržateľnej transformácie pomocou virtuálnych dvojčiat?
Prvým krokom je posúdenie súčasných procesov s cieľom identifikovať oblasti, ktoré je potrebné zlepšiť. Modelovaním a simuláciou železničnej prevádzky môžu prevádzkovatelia znížiť plytvanie a spotrebu energie a zároveň nájsť optimálne alternatívy. Virtuálne dvojčatá pomáhajú pri navrhovaní novej udržateľnej infraštruktúry a modernizácii existujúcich zariadení s cieľom zlepšiť environmentálnu výkonnosť a energetickú účinnosť. Tieto nástroje tiež podporujú integrované plánovanie kapacity, služieb, posádky a prevádzky terminálov, čím pomáhajú maximalizovať využívanie zdrojov a minimalizovať spotrebu energie aj emisie.
A napokon, na zabezpečenie plnej realizácie cieľov udržateľnosti je nevyhnutné integrovať virtuálne dvojičky do existujúcich systémov a vyškoliť pracovníkov v ich používaní.

Radi by ste sa dozvedeli viac? Neváhajte nás kontaktovať.

Zdroj
https://blog.3ds.com/industries/business-services/virtual-twins-sustainability-rail-value-chain/