10.14489/td.2023.09.pp.004-015

2023, 09 сентябрь (September)

DOI: 10.14489/td.2023.09.pp.004-015

Ковшов Е. Е., Кувшинников В. С., Казаков Д. Ф.
ПРИМЕНЕНИЕ МОДЕЛЕЙ ЦИФРОВЫХ ДВОЙНИКОВ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ РАДИОГРАФИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ В СРЕДЕ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ
(c. 4-15)

Аннотация. В современных условиях применение цифровых промышленных технологий для максимальной автоматизации различных производственных процессов и создания безлюдных технологий – основное направление технологического развития производств в ключе парадигм Industry 4.0 и NDE 4.0 с повсеместным использованием информационно-коммуникационных технологий, в том числе виртуальной реальности и цифровых двойников. Для реализации цифрового неразрушающего контроля предлагается сервисно-ориентированный подход как эффективное решение для получения, обработки и хранения данных и результатов различных видов контроля, приводится архитектура этого решения. Рассматривается модель симулятора лаборатории промышленной радиографии, построены дискретные модели цифровых двойников объектов при получении изображения, для чего использованы основные положения и инструменты теории множеств. Приведены примеры, иллюстрирующие соответствие математических моделей цифровых двойников их графическим аналогам, а также изображение, формируемое на детекторе как результат моделирования и выполнения радиационного вида неразрушающего контроля. Отмечено, что виртуализация такого сложного технического объекта, как лаборатория промышленной радиографии, позволяет за короткий промежуток времени и с минимальными затратами проверять реализуемость технических решений и инженерных гипотез с учетом реальных производственных условий и потребностей, обеспечивая при этом, с одной стороны, вариативность в реализации технологических операций, а с другой – увеличение числа подготовленных квалифицированных специалистов по радиационному виду неразрушающего контроля.

Ключевые слова: неразрушающий контроль, моделирование, цифровые двойники, цифровое производство, симулятор, радиографическое изображение, виртуальная реальность.

Kovshov E. E., Kuvshinnikov V. S., Kazakov D. F.
THE USE OF DIGITAL TWINS MODELS WHILE A RADIOGRAPHIC IMAGE FORMATION IN A VIRTUAL REALITY ENVIRONMENT
(pp. 4-15)

Abstract. In modern conditions, the use of digital industrial technologies for maximum automation of various production processes and the creation of unmanned technologies is the main direction of technological development of production in the key of the Industry 4.0 and NDE 4.0 paradigms with the widespread use of information and communication technologies, including virtual reality and digital twins. To implement digital non-destructive testing, service-oriented approach is proposed as an effective solution for obtaining, processing and storing data of the results of various types of testing, the basic architecture of this solution is given. The simulator’s model of the industrial radiography laboratory is considered, discrete models of objects’ digital twins are constructed while obtaining an image, for which the basic provisions and tools of set theory are used. Examples are given illustrating the correspondence of mathematical models of digital twins to their graphical counterparts, as well as the image formed on the detector as a result of modeling and performing a radiation type of non-destructive testing. It is noted that the virtualization of such a complex technical facility as an industrial radiography laboratory allows for a short period of time and at minimal cost to verify the feasibility of technical solutions and engineering hypotheses taking into account real production conditions and needs, while providing, on the one hand, variability in the implementation of technological operations, and on the other – the number increase of trained qualified specialists according to the radiation type of non-destructive testing.

Keywords: non-destructive testing, modeling, digital twins, digital production, simulator, radiographic image, virtual reality.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

Е. Е. Ковшов, В. С. Кувшинников, Д. Ф. Казаков (АО «Научно-исследовательский и конструкторский институт монтажной технологии – Атомстрой», Москва, Россия) E-mail: KovshovEE @atomrus.ru, KuvshinnikovVS @atomrus.ru, KazakovDF @atomrus.ru

Eng

E. E. Kovshov, V. S. Kuvshinnikov, D. F. Kazakov (Joint-Stock Company “Research and Development Institute of Construction Technology – Atomstroy”, Moscow, Russia) E-mail: KovshovEE @atomrus.ru, KuvshinnikovVS @atomrus.ru, KazakovDF @atomrus.ru

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Kovshov E. E., Kosach A. A., Popov V. S. Industrial Informatics: Towards the Researches and Modelling of Structural Materials’ Properties // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. V. 476. P. 012016. DOI: 10.1088/1757-899X/476/1/012016
2. Сясько В. А. NDE 4.0. Итог десятилетия // Территория NDT. 2022. Т. 44, № 4. С. 30–42.
3. Ковшов Е. Е., Кувшинников В. С., Казаков Д. Ф. Применение виртуальной реальности при разработке симулятора радиографии для обучения неразрушающему контролю // Контроль. Диагностика. 2021. Т. 24, № 7. С. 34–40. DOI: 10.14489/td.2021.07.pp.034-040
4. Пат. 2767723 РФ, МПК G09B 25/00. Применение цифровых двойников в автоматизированной системе для виртуального обучения пользователя работе в шахте, автоматизированная система для виртуального обучения пользователя работе в шахте и способ виртуального обучения пользователя работе в шахте / А. А. Мешков, А. Н. Машнюк, А. П. Каргополова и др.; заявитель и патентообладатель АО «СУЭК-Кузбасс». № 2021103418; заявл. 12.02.2021; опубл. 18.03.2022, Бюл. № 8.
5. Vasiliev Y. SOA and WS-BPEL. Packt Publishing, 2007. 314 p.
6. Косач А. А., Ковшов Е. Е. Сервисно-ориентированные решения как средство повышения эффективности обработки данных неразрушающего контроля цифрового производства // Современные методы и приборы контроля качества и диагностики состояния объектов: сб. ст. 6-й Междунар. науч.-техн. конф., Республика Беларусь, Могилев, 19–20 сентября 2017 г. Могилев, 2017. С. 496–501.
7. Sun GlassFish Enterprise Service Bus [Электронный ресурс]. URL: http://download.oracle.com/docs/cd/E19182-01/index.html (дата обращения: 14.02.2023).
8. Ковшов Е. Е., Мартынов П. Н. Разработка информационной системы для управления инновациями на основе «облачных» программных технологий // Межотраслевая Информационная Служба. 2012. № 4. C. 37–42.
9. Косач А. А., Попов В. С., Полковников А. В. и др. Промышленная система дистанционного контроля герметичности на объектах использования атомной энергии // В мире неразрушающего контроля. 2017. Т. 20, № 1. С. 66–70.
10. SOAP Version 1.2 Part 0: Primer (Second Edition) // W3C Recommendation / N. Mitra, Y. Lafon, 27 April 2015. URL: http://www.w3.org/TR/2007/REC-soap12-part0-20070427/
11. Пат. 2767087 РФ, МПК G09B 9/00. Способ обучения неразрушающему контролю / Е. Е. Ковшов, Д. Ф. Казаков, В. С. Кувшинников; заявитель и патенто-обладатель АО «НИКИМТ–Атомстрой». № 2021110407; заявл. 14.04.2021; опубл. 16.03.2022, Бюл. № 8.
12. Шаблов С. В., Косарина Е. И., Михайлова Н. А., Демидов А. А. Физические основы и практика радиационного неразрушающего контроля. М.: ИД «Спектр», 2023. 168 с.
13. Кривцова И. Е., Лебедев И. С., Настека А. В. Основы дискретной математики: учеб. пособие. Ч. 1. СПб.: Университет ИТМО, 2016. 92 с.
14. Ковшов Е. Е., Кувшинников В. С. Симуляция физических свойств материала объекта контроля в VR-тренажере промышленной радиографии // Контроль. Диагностика. 2023. Т. 26, № 2. С. 4–12. DOI: 10.14489/td.2023.02.pp.004-012

Eng

1. Kovshov E. E., Kosach A. A., Popov V. S. (2019). Industrial Informatics: Towards the Researches and Modelling of Structural Materials’ Properties. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 476. DOI 10.1088/1757-899X/476/1/012016.
2. Syas'ko V. A. (2022). NDE 4.0. Summary of the decade. Territoriya NDT, 44(4), 30 – 42. [in Russian language]
3. Kovshov E. E., Kuvshinnikov V. S., Kazakov D. F. (2021). Virtual reality usage in the radiography simulator development for non-destructive testing personnel training. Kontrol'. Diagnostika, 24(7), 34 – 40. [in Russian language] DOI: 10.14489/td.2021.07.pp.034-040
4. Meshkov A. A., Mashnyuk A. N., Kargopolova A. P. et al. The use of digital twins in an automated system for virtual training of a user in working in a mine, an automated system for virtual training a user in working in a mine, and a method for virtual training a user in working in a mine. Ru Patent No. 2767723. Russian Federation. [in Russian language]
5. Vasiliev Y. (2007). SOA and WS-BPEL. Packt Publishing.
6. Kosach A. A., Kovshov E. E. (2017). Service-oriented solutions as a means of increasing the efficiency of data processing of non-destructive testing of digital production. Modern methods and devices for quality control and diagnostics of the state of objects: collection of articles of the 6th International Scientific and Technical Conference, 496 – 501. Mogilev. [in Russian language]
7. Sun GlassFish Enterprise Service Bus. Retrieved from http://download.oracle.com/docs/cd/E19182-01/index.html (Accessed: 14.02.2023).
8. Kovshov E. E., Martynov P. N. (2012). Development of an information system for innovation management based on "cloud" software technologies. Mezhotraslevaya Informatsionnaya Sluzhba, (4), 37 – 42. [in Russian language]
9. Kosach A. A., Popov V. S., Polkovnikov A. V. et al. (2017). Industrial remote control system for tightness at nuclear facilities. V mire nerazrushayushchego kontrolya, 20(1), 66 – 70. [in Russian language]
10. Mitra N., Lafon Y. (2015). SOAP Version 1.2 Part 0: Primer (Second Edition). W3C Recommendation. Retrieved from http://www.w3.org/TR/2007/REC-soap12-part0-20070427/
11. Kovshov E. E., Kazakov D. F., Kuvshinnikov V. S. Method of teaching non-destructive testing. Ru Patent No. 2767087. Russian Federation. [in Russian language]
12. Shablov S. V., Kosarina E. I., Mihaylova N. A., Demidov A. A. (2023). Physical foundations and practice of radiation non-destructive testing. Moscow: ID «Spektr». [in Russian language]
13. Krivtsova I. E., Lebedev I. S., Nasteka A. V. (2016). Fundamentals of discrete mathematics: textbook. Part 1. Saint Petersburg: Universitet ITMO. [in Russian language]
14. Kovshov E. E., Kuvshinnikov V. S. (2023 testing object’s material physical properties simulation in the industrial radio-graphy VR environment. Kontrol'. Diagnostika, 26(2), 4 – 12. [in Russian language] DOI: 10.14489/td.2023.02.pp.004-012.

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

DOI: 10.14489/td.2023.09.pp.004-015

Скопируйте DOI статьи и перейдите по ссылке https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-kontrol-diagnostika

В комментарии к заказу обязательно укажите DOI статьи.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

DOI: 10.14489/td.2023.09.pp.004-015

Copy the article DOI and follow the link https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-kontrol-diagnostika

Please specify the article DOI in the order comments.