A digitális iker megkönnyíti a szimulációs modellek létrehozását komplex rendszerekhez. A Volkswagen és a Siemens közelmúltbeli közös kutatási projektje megmutatja, hogy ez a megközelítés hogyan javítja a gyártósorok hatékonyságát.
Mivel az ipari robotok személygépjárműveket állítanak össze a Volkswagen gyártóüzemeiben, a munkavállalók biztonsága kiemelkedő fontosságú. A szoftverhiba súlyos baleseteket és anyagi veszteségeket okozhat. A virtuális üzembe helyezés segít csökkenteni a valós üzembe helyezéshez szükséges leállásokat - de körülbelül hat hétig tart. A Siemens és a Volkswagen ezért a befejezett Maya uniós támogatási projekt részeként csökkentette a szükséges időt.
A meglévő szimulációs modellek különböző, tartományspecifikus eszközökön alapultak. A Maya Simulation Framework segítségével a Volkswagen most kombinálhatja a különböző szimulátorok modelljeit.
A közös szimulációs modellek egyesítik a biztonsági ajtó, a forgó indexelő asztal és a gyártó robot meglévő modelljeit, így virtuális csomagtérszerelő rendszert alkotnak.
A Volkswagen felhasználóinak és kísérleti tesztelőinek csaknem 70 százaléka meg van győződve arról, hogy a közös szimuláció jelentősen csökkenti a virtuális üzembe helyezés költségeit.
A biztonsági ajtó, a forgó indexelő asztal és a robot három alkatrész, amely a csomagtérajtó összeszereléséhez szükséges. A robot felveszi a csomagtérajtót a forgó indexelő asztalról, amely először a megfelelő helyzetbe kerül, majd továbbítja a következő állomásra. A zárt biztonsági ajtó védi az embereket a gyárban, de akkor kell kinyitni, amikor új csomagtérajtót helyeznek az asztalra.
„A VW-hez hasonló gyártósor összetett” - mondja Veronika Brandstetter, a Siemens Corporate Technology (CT) kutatás-fejlesztési egységének munkatársa, a szimulációs szakértő. „Az egyes alkatrészek lehetnek házon belüli fejlesztések vagy bevásárolt termékek. A legtöbb esetben már rendelkezésre áll a papírmunka és a fejlesztési dokumentáció, valamint olyan modellek, amelyek különböző részletességűek és számos jelölési rendszert használnak.”
A virtuális üzembe helyezés nem újdonság a VW számára: „Mielőtt üzembe helyeznénk a valódi gyártóüzemet, vagy akár az egyes új alkatrészeket, mindig virtuális üzembe helyezést végzünk” — magyarázza Torben Meyer, a Volkswagen projektvezetője. „Ez azt jelenti, hogy először a rendszer virtuális modelljével teszteljük a funkciókat, amely biztosítja, hogy a valódi üzembe helyezés, amely magában foglalja az üzem nagy költséggel történő leállítását, a lehető leggyorsabban haladjon meg.”
A gyártóvezetőknek körülbelül hat hétig kell költségvetniük a gyártósor gyakorlatilag üzembe helyezéséhez. Ennek körülbelül kétharmadára elsősorban a virtuális üzembe helyezési modell létrehozásához szükséges.
„Egy ilyen modell létrehozásának folyamata sokkal gyorsabbá és hatékonyabbá tehető, ha a felelős emberek képesek használni a meglévő és jól karbantartott forrásokat” - jegyezte meg Brandstetter.
Az egyik munkaigényes és hibára hajlamos szakasz a fordított tervezés. Itt a meglévő összetevők viselkedési modellje az eredetihez képest visszafelé történő munkavégzés révén jön létre. „A virtuális üzembe helyezésért felelős emberek szembesülnek azzal a hibára hajlamos és fáradságos kihívással, hogy ezeket az anyagokat több osztály különböző munkatársától gyűjtik össze” - mondja Brandstetter.
Az ideális elképzelés az, hogy a szimulációs modelleket és a kapcsolódó információkat elérhetővé tegyük egy könyvtárban, lehetővé téve ezeknek az elemeknek a gyors összeállítását, hogy egy teljes, virtuális rendszert hozzanak létre. „Számos rendszerösszetevőhöz már vannak könyvtári elemek” - mondja Brandstetter. „De ez még mindig kivétel a megvásárolt termékek esetében. A cél a Digital Testing Twin szabványként történő létrehozása
A kihívás abban rejlik, hogy átfogó virtuális rendszert hozzunk létre ezekből a digitális komponensekből, amelyek sokféle forrással, részletességgel és környezettel rendelkeznek - és általában nem lehet közvetlenül kombinálni egymással.
Itt jönnek be a Siemens szakértői: „Különösen nehéz, ha a szimulációs modellek különböző, tartományspecifikus eszközökön alapulnak. Kutatási projektünkben arra koncentráltunk, hogy megoldást találjunk erre a problémára” - magyarázza Brandstetter. „A csomagtérajtó szereléséhez például három különálló környezetet kellett elhelyeznünk (Process Simulate, Amesim és PLCSIM Advanced), amelyek szimulálják vagy emulálják a 3D kinematikát
„A Maya szimulációs koordinátor az egyes szimulátorok munkafolyamatait egyetlen átfogó rendszer létrehozására irányítja” - mondja Brandstetter. „Hasonló megközelítések már léteztek az autófejlesztés területén, de a gyártóüzem fejlesztése szempontjából, akárcsak a VW kísérleti projektünkben, ez egy új folyamat.”
A csomagtérajtó összeszerelésének vezérlőszoftverét együttszimulációval vezérelték. Már léteztek működőképes szimulációs modellek a három komponens 3D kinematikus viselkedéséhez és elektromos viselkedéséhez, de eltérő szimulációs környezetekhez és sajátos jellemzőkkel. A Maya Simulation Framework-ben a vezérlőszoftverrel kombinálták őket, hogy virtuális csomagtér-összeszerelő rendszert alkotsanak, amelyet ezután ellenőrizni tudtak.
A Volkswagen felhasználóit és kísérleti tesztelőit lenyűgözte ez a példa. Közel 70 százalékuk meg van győződve arról, hogy a közös szimuláció jelentősen csökkenti a virtuális üzembe helyezés költségeit. A Volkswagen Torben Meyer is örül: „Úgy gondoljuk, hogy a közös szimuláció jelentős lehetőségeket kínál a gyártósoraink üzembe helyezéséhez szükséges idő csökkentéséhez.”
Úgy gondoljuk, hogy a közös szimuláció jelentős lehetőséget kínál a gyártósoraink üzembe helyezéséhez szükséges idő csökkentésére.