Massima velocità sulla linea di produzione

Il digital twin sta rendendo più facile creare modelli di simulazione per sistemi complessi. Un recente progetto di ricerca congiunto tra Volkswagen e Siemens mostra come questo approccio migliori l'efficienza nelle linee di produzione.

Lavorare insieme per la sicurezza dei lavoratori

Mentre i robot industriali assemblano veicoli passeggeri negli stabilimenti di produzione Volkswagen, la sicurezza dei lavoratori è fondamentale. Un errore software potrebbe causare seri incidenti e gravi perdite. La messa in servizio virtuale aiuta a ridurre i tempi di inattività necessari per la messa in servizio reale, ma richiede circa sei settimane. Siemens e Volkswagen hanno quindi iniziato a ridurre il tempo necessario, come parte del progetto completato con il finanziamento dell'UE Maya.

Accelerare la messa in servizio virtuale presso Volkswagen

Combina e abbina per un nuovo processo di simulazione

I modelli di simulazione esistenti si basavano su strumenti diversi e specifici per il dominio. Utilizzando il Maya Simulation Framework, Volkswagen può ora combinare modelli provenienti da diversi simulatori.

Co-simulare e verificare per un pilota di successo

I modelli di co-simulazione combinano modelli esistenti per la porta di sicurezza, il tavolo rotante indicizzato e il robot di produzione per formare un sistema virtuale di assemblaggio del portellone.

Costi inferiori per la messa in servizio virtuale

Quasi il 70 per cento degli utenti e dei tester pilota di Volkswagen è convinto che la co-simulazione ridurrà notevolmente i costi della messa in servizio virtuale.

Da modelli individuali multipli alla co-simulazione

Un gruppo portellone Volkswagen assemblato da una macchina Siemens.

Sistemi complessi, documentazione estesa

Una porta di sicurezza, un tavolo rotante indicizzato e un robot sono tre componenti necessari per l'assemblaggio del portellone. Il robot preleva il portellone dal tavolo rotante di indicizzazione, che prima si inclina nella posizione corretta, e poi lo trasporta alla stazione successiva. La porta di sicurezza chiusa protegge le persone nella fabbrica, ma deve essere aperta quando un nuovo portellone viene posizionato sul tavolo.

"Una linea di produzione come quella della VW è complessa", afferma l'esperta di simulazione Veronika Brandstetter, dell'unità di ricerca e sviluppo Corporate Technology (CT) di Siemens. "I singoli componenti possono essere sviluppi interni o prodotti acquistati. Nella maggior parte dei casi, la documentazione cartacea e quella di sviluppo sono già disponibili, così come modelli che presentano diversi gradi di dettaglio e utilizzano una varietà di sistemi di notazione."

La messa in servizio virtuale è standard, ma richiede tempo

La messa in servizio virtuale non è una novità per VW: "Prima di mettere in funzione l'impianto di produzione reale, o anche singoli nuovi componenti, eseguiamo sempre una messa in servizio virtuale", spiega il responsabile del progetto Volkswagen Torben Meyer. "Ciò significa che testiamo prima le funzioni utilizzando un modello virtuale del sistema, il che garantisce che la messa in servizio reale, che comporta l'arresto dell'impianto a grande costo, proceda il più rapidamente possibile."

I responsabili della produzione devono prevedere circa sei settimane per mettere in funzione virtualmente una linea di produzione. Circa due terzi di questo è necessario per creare il modello di messa in servizio virtuale in primo luogo.

"Il processo di creazione di un modello come questo può essere reso molto più veloce ed efficiente se le persone responsabili sono in grado di utilizzare fonti esistenti e ben mantenute", osserva Brandstetter.

Una visione di un sistema modulare

Una fase che richiede molto lavoro e soggetta a errori è l'ingegneria inversa. Qui, il modello di comportamento dei componenti esistenti viene ricreato lavorando a ritroso dall'originale. "Le persone responsabili della messa in servizio virtuale affrontano la sfida laboriosa e soggetta a errori di raccogliere tutto questo materiale da molti colleghi in diversi dipartimenti", afferma Brandstetter.

La visione ideale è rendere i modelli di simulazione e le informazioni associate disponibili in una libreria, permettendo di riunire rapidamente questi elementi per creare un sistema virtuale completo. "Abbiamo già elementi di libreria per molti componenti di sistema", dice Brandstetter. "Ma questa è ancora un'eccezione per i prodotti acquistati. L'obiettivo è stabilire il Digital Testing Twin come standard.

Mettere tutto insieme

La sfida consiste nel creare un sistema virtuale completo a partire da questi componenti digitali, che provengono da molteplici fonti, con diversi gradi di dettaglio e ambienti — e che solitamente non possono essere combinati direttamente tra loro.

È qui che entrano in gioco gli esperti Siemens: "È particolarmente difficile quando i modelli di simulazione si basano su strumenti diversi e specifici per il dominio. Per il nostro progetto di ricerca, ci siamo concentrati sul trovare una soluzione a questo problema,” spiega Brandstetter. "Per l'assemblaggio del portellone posteriore, ad esempio, abbiamo dovuto adattarci a tre ambienti separati (Process Simulate, Amesim e PLCSIM Advanced), che simulano o emulano la cinematica 3D

Un impianto di produzione Volkswagen con un grande edificio e macchinari in primo piano.

Lancio di un programma pilota rivoluzionario

"Il Coordinatore della Simulazione Maya orchestra i flussi di lavoro dei singoli simulatori per creare un unico sistema completo", afferma Brandstetter. "Approcci comparabili erano già in atto nell'ambito dello sviluppo automobilistico, ma per lo sviluppo di impianti di produzione, come il nostro progetto pilota per VW, è un processo nuovo."

Il software di controllo per l'assemblaggio del portellone è stato testato utilizzando la co-simulazione. Modelli di simulazione utilizzabili esistevano già per il comportamento cinematico 3D e il comportamento elettrico dei tre componenti, ma per ambienti di simulazione differenti e con caratteristiche specifiche. Nel Maya Simulation Framework, sono stati combinati con il software di controllo per formare un sistema virtuale di assemblaggio del portellone, che sono poi riusciti a verificare.

Guardando al futuro

Gli utenti e i tester pilota di Volkswagen sono rimasti impressionati da questo esempio. Quasi il 70 per cento di loro è convinto che la co-simulazione ridurrà notevolmente i costi della messa in servizio virtuale. Anche Torben Meyer di Volkswagen è felice: "Riteniamo che la co-simulazione offra un grande potenziale per ridurre il tempo necessario per la messa in servizio nelle nostre linee di produzione."

Un gruppo di persone in abbigliamento formale in piedi insieme in un ambiente d'ufficio.

Riteniamo che la co-simulazione offra un grande potenziale per ridurre il tempo necessario per la messa in servizio nelle nostre linee di produzione.

Torben Meyer, Project manager, Volkswagen

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