Digitální dvojče usnadňuje vytváření simulačních modelů pro složité systémy. Nedávný společný výzkumný projekt společností Volkswagen a Siemens ukazuje, jak tento přístup zvyšuje efektivitu výrobních linek.
Vzhledem k tomu, že průmysloví roboti montují osobní vozidla ve výrobních závodech Volkswagen, je bezpečnost pracovníků prvořadá. Chyba softwaru může způsobit vážné nehody a materiální ztráty. Virtuální uvedení do provozu pomáhá zkrátit prostoje potřebné pro uvedení do provozu v reálném světě — trvá to však přibližně šest týdnů. Siemens a Volkswagen se proto v rámci dokončeného grantového projektu Maya pustily do zkrácení potřebného času.
Existující simulační modely byly založeny na různých nástrojích specifických pro danou oblast. Pomocí Maya Simulation Framework může Volkswagen nyní kombinovat modely z různých simulátorů.
Společné simulační modely kombinují stávající modely bezpečnostních dveří, otočného indexovacího stolu a výrobního robota a vytvářejí virtuální montážní systém dveří zavazadlového prostoru.
Téměř 70 procent uživatelů a pilotních testerů ve společnosti Volkswagen je přesvědčeno, že kosimulace výrazně sníží náklady na virtuální uvedení do provozu.
Bezpečnostní dveře, otočný indexovací stůl a robot jsou tři komponenty potřebné pro montáž dveří zavazadlového prostoru. Robot zvedne dveře zavazadlového prostoru z otočného indexovacího stolu, který se nejprve nakloní do správné polohy a poté je dopraví na další stanici. Zavřené bezpečnostní dveře chrání lidi v továrně, ale musí být otevřeny, když jsou na stůl umístěny nové dveře zavazadlového prostoru.
„Výrobní linka, jako je ta u VW, je složitá,“ říká expertka na simulaci Veronika Brandstetterová z výzkumné a vývojové jednotky Siemens Corporate Technology (CT). „Jednotlivé komponenty mohou být interní vývoj nebo zakoupené produkty. Ve většině případů je již k dispozici papírování a vývojová dokumentace, stejně jako modely, které přicházejí v různých stupních detailů a používají řadu notačních systémů.“
Virtuální uvedení do provozu není pro VW ničím novým: „Než uvedeme do provozu skutečný výrobní závod nebo dokonce jednotlivé nové komponenty, provádíme vždy virtuální uvedení do provozu,“ vysvětluje projektový manažer společnosti Volkswagen Torben Meyer. „To znamená, že nejprve testujeme funkce pomocí virtuálního modelu systému, který zajišťuje, že skutečné uvedení do provozu, které zahrnuje zastavení závodu za vysoké náklady, proběhne co nejrychleji.“
Vedoucí výroby musí rozpočet přibližně šest týdnů na virtuální uvedení výrobní linky do provozu. Přibližně dvě třetiny z toho jsou zapotřebí k vytvoření modelu virtuálního uvedení do provozu.
„Proces vytváření takového modelu může být mnohem rychlejší a efektivnější, pokud jsou odpovědní lidé schopni využívat stávající a dobře udržované zdroje,“ poznamenává Brandstetter.
Jedna fáze náročná na práci a náchylná k chybám je reverzní inženýrství. Zde je model chování existujících komponent znovu vytvořen zpracováním zpět od originálu. „Lidé, kteří mají na starosti virtuální uvedení do provozu, čelí náročné a pracné výzvě shromažďovat veškerý tento materiál od mnoha různých spolupracovníků v různých odděleních,“ říká Brandstetter.
Ideální vizí je zpřístupnit simulační modely a související informace v knihovně, což umožní rychlé sestavení těchto prvků a vytvoření úplného virtuálního systému. „Pro mnoho systémových komponent již máme prvky knihovny,“ říká Brandstetter. „Ale to je stále výjimka pro zakoupené produkty. Cílem je zavést digitální testovací dvojče jako standard
Výzva spočívá v vytvoření komplexního virtuálního systému z těchto digitálních komponent, které mají mnoho různých zdrojů, stupňů detailů a prostředí - a obvykle je nelze přímo kombinovat.
Zde přicházejí odborníci společnosti Siemens: „Je to obzvláště obtížné, když jsou simulační modely založeny na různých nástrojích specifických pro danou oblast. Pro náš výzkumný projekt jsme se soustředili na nalezení řešení tohoto problému, „vysvětluje Brandstetter. „Například pro montáž výklopných dveří jsme museli pojmout tři samostatná prostředí (Process Simulate, Amesim a PLCSIM Advanced), která simulují nebo emulují 3D kinematiku
„Koordinátor simulace Maya organizuje pracovní postupy jednotlivých simulátorů a vytváří jediný komplexní systém,“ říká Brandstetter. „Srovnatelné přístupy již existovaly v oblasti vývoje automobilů, ale pro vývoj výrobního závodu, jako náš pilotní projekt pro VW, je to nový proces.“
Řídicí software pro montáž zadních výklopných dveří byl pilotován pomocí kosimulace. Fungující simulační modely již existovaly pro 3D kinematické chování a elektrické chování tří komponent, ale pro různá simulační prostředí a se specifickými vlastnostmi. V Maya Simulation Framework byly kombinovány s řídicím softwarem a vytvořily virtuální montážní systém dveří zavazadlového prostoru, který pak mohli ověřit.
Uživatelé a piloti ve Volkswagenu byli tímto příkladem ohromeni. Téměř 70 procent z nich je přesvědčeno, že kosimulace výrazně sníží náklady na virtuální uvedení do provozu. Torben Meyer z Volkswagenu je také šťastný: „Myslíme si, že společné simulace nabízí velký potenciál pro zkrácení doby potřebné pro uvedení do provozu na našich výrobních linkách.“
Domníváme se, že společná simulace nabízí velký potenciál pro zkrácení doby potřebné pro uvedení do provozu na našich výrobních linkách.