תקצירים/Abstracts

Speaking about product quality, one usually implies the evaluation of a product intended for many impersonal consumers.
However, in the 21st century, the concept of quality is increasingly being applied to the evaluation of procedures designed for specified interested consumers.
Such procedures include lectures, doctor’s consultations, concerts, etc.
The quality of a musical performance on keyboard instruments (piano, accordion, or synthesizer) is determined, among other things, by its tuning. For this reason, Emil Gilels travelled to concerts with a professional tuner. The thing is that the equal temperament of the sound scale adopted universally after Bach leads to the fact that the harmonics of sounds in the lower octave, while sounding the same notes simultaneously in the upper octaves, are perceived by listeners as false. It is not by chance that violinists or cellists when playing solo, deviate from the equally tempered tune to enhance the expressiveness of the performance.
The authors started dealing with the problem of the musical performance quality at the request and with the participation of professional musicians. As a result, a sound scale has been proposed that automatically adjusts its tuning based on subsequent sounds. Digital “twins” control the tuning elements, which provides the desired effect. The proposed solution has a number of other applications.

Dynamical systems are ubiquitous in nature and are used to model many processes in science and engineering. In particular, systems of (deterministic or stochastic) differential equations are commonly used for the mathematical modeling of the rate of change of dynamic processes. Such models allow for an understanding of a dynamical system; examination of the effect of interventions on a dynamic process; and enable the development of monitoring, diagnostic and prognostic capabilities for process control, and for predictive maintenance.

In this talk we will discuss the uncertainty related to mathematical models of dynamical systems and the underlying process they describe: uncertainty in the model equations and parameters; and in the measurement of the dynamic process, typically coming from sensors. We will briefly review state-of-the-art theoretical and methodological results allowing for optimal integration of scientific and engineering knowledge with statistical/machine learning, and artificial intelligence. Real examples will also be discussed.

בהרצאה זו אציג מבוא קצר להתפתחות האינטרנט של הדברים ולהשפעתו על תעשייה 4.0 ככלל ועל נושא ה”תאום הדיגיטלי” כפרט. המהפכה התעשייתי הרביעית כבר בעיצומה והיא מבוססת על ניהול מפעל חכם ומודרני המשתמש בטכנולוגיות חכמות מעולם ה”אינטרנט של הדברים”. למרות העובדה שמפעלים רבים מטמיעים סנסורים ובקרים חכמים בקווי היצור עדיין ם מתקשים להתמודד עם קצב ההתפתחות של הטכנולוגיה והמחשוב ואינם יודעים כיצד אפשר להשתמש במידע שנאסף לשיפור תהליכים עתידיים. השימושים בתאומים דיגיטליים מתמקדים באספקטים שונים, ביניהם הדמיה, אופטימיזציה, ניטור ובקרה ויישומם מורכב ואינו סתם חיקוי של המכונה הפיזית. התאום הדיגיטלי מהווה המחשה וירטואלית של נכס   כלשהו, חומרי או לא חומרי (Kenett et al. 2016)

נכס זה הינו שילוב של מבנה והתנהגות של “דברים” מקושרים ביניהם ותפקידו הוא לייצר מידע בזמן אמיתי תוך כדי פעולתם. יש לתת את הדעת במהלך התכנון על פעולת התאום הפיזי ועל תנאי הסביבה שלו,מבחינת סביבת היצור, מכונות קיימות נוספות, עובדים ועוד. לאחר פיתוח התאום הדיגיטלי יש להטמיע אותו בקפידה תוך כדי התייחסות למשוב שהוא נותן וביצוע התאמות שונות עד שיהיה דומה לחלוטין לתאום הפיזי. אחד הכלים לניתוח המידע מהתאום הדיגיטלי הינו הענן אשר מחזיק יכולות מחשוב חזקות ואפשרות תקשורת בין ישויות שונות. המידע המנותח משולב עם מידע אחר מהסביבה שבה התאום הפיזי מתקיים ומוצג למשתמשי הקצה עבור מטלות שונות, כדי לשמר את התאום הפיזי בזמן אמת, כדי להבין את הסטורית הפעולה שלו, את הצרכים שלו ואף כדי לתקשר איתו מרחוק על מנת שיבצע את משימתו כשורה. השמוש בתאום הדיגיטלי מאפשר לוודא נכונות של עקרונות תפעוליים גם למערכות ייצור בזמן אמת, הן עבור ייצור אוטומטי והן עבור ייצור ידני, בקונפיגורציות שונות של ממשקי אדם מכונה. מיזוג הסביבה הוירטואלית והאמיתית מאפשר תזמון חכם של הייצור וכן הפקת תחזיות .(Ovtchvarova J. and Grethler M, 2018) מבוססות מידע זמן אמת היישר מקומת הייצור התאום הדיגיטלי מחקה את העבודה השוטפת של התאום הפיזי וערוך לתת אזהרות מראש על אפשרויות לתקלות שונות, כגון חימום יתר, צריכת חשמל מוגזמת או התכנות לנפילת התאום הפיזי (מכונה, קו יצור וכדומה). עם זאת,קיים אספקט נוסף שמהווה את אחד התוצרים החשובים שניתן להשיג מתאום דיגיטלי. אספקט זה מתבטא בהפעלת התאום הדיגיטלי בלבד ובחינת תוצאותיו, תוך כדי כיול וכוונון שלו על מנת להשיג תוצאות אופטימליות בתהליך היצור וזאת ללא עצירת פיזית בפועל של קו יצור המתבטאת בהשבתת הקו והוצאות עתק.

כחלק מתהליך בנית התאום הדיגיטלי, יש להשקיע מחשבה רבה באימות עבודת התאום, השוואה לביצועים של התאום הדיגיטלי עם המכונה או קו הייצור התואמים לו ובחינת ההתנהגות שלו תחת אותם תנאים ידועים מראש של התנהגות התאום הפיזי בעולם האמיתי. רק לאחר מכן, בשלב מתקדם יותר, ניתן להפעיל את התאום הדיגיטלי תחת תנאים שונים כפי שתואר קודם ולהבין מכך כיצד יתנהג התאום הפיזי וכיצד לשפר את ביצועיו.במסגרת שיתוף פעולה שנעשה בין הפקולטה למדעי המחשב (המרכז לטכנולוגיות חכמות בהובלת איתי דברן) והפקולטה להנדסת תעשייה וניהול בטכניון (תוכנית “זרעים של חדשנות” בהובלת פרופ’ מרים ארז) הראינו את היכולת להגיע לפריצת דרך בשיטות הייצור הקיימות בעזרת דיגיטציה, המאפשרת איסוף, ניתוח ועיבוד נתונים בזמן אמת. בפרט אציג  (Multihead Weighing Machine (MWM)  בכנס פרויקט של תאום דיגיטלי אשר נבנה עבור מכונת יצור בסנפרוסט ואיפשר להריץ תהליכי יצור וירטואליים אשר הוכיחו שניתן לשפר את התפוקה של המפעל על ידי התאמת הפרמטרים של התאום הפיזי לאלו שנבדקו בתאום הדיגיטלי.