作業員の安全のために協力します
産業用ロボットがフォルクスワーゲンの生産施設で乗用車を組み立てるとき、労働者の安全は最優先事項です。ソフトウェアのエラーは、重大な事故や物的損失を引き起こす可能性があります。バーチャルコミッショニングは、実際のコミッショニングに必要なダウンタイムを減らすのに役立ちますが、約6週間かかります。そこで、Siemens フォルクスワーゲンは、完了したEU補助金プロジェクトMayaの一環として、所要時間の短縮に着手しました。
生産ラインをフルスピードで
デジタルツインにより、複雑なシステムのシミュレーションモデルを簡単に作成できます。フォルクスワーゲンとSiemens 最近の共同研究プロジェクトは、このアプローチがどのように生産ラインの効率を向上させるかを示しています。
フォルクスワーゲンでのバーチャル・コミッショニングの加速
新しいシミュレーションプロセスのためのミックスアンドマッチ
既存のシミュレーションモデルは、さまざまなドメイン固有のツールに基づいていました。フォルクスワーゲンは、Mayaシミュレーションフレームワークを使用して、さまざまなシミュレーターのモデルを組み合わせることができるようになりました。
パイロットを成功させるには、共同シミュレーションと検証を行います
協調シミュレーションモデルは、安全ドア、ロータリーインデックステーブル、製造ロボットの既存のモデルを組み合わせて、仮想テールゲート組立システムを形成します。
バーチャルコミッショニングのコスト削減
フォルクスワーゲンのユーザーとパイロットテスターのほぼ70％が、コシミュレーションによって仮想試運転のコストが大幅に削減されると確信しています。
複数の個別モデルから協調シミュレーションまで
複雑なシステム、豊富なドキュメント
安全ドア、ロータリーインデックステーブル、ロボットは、テールゲートの組み立てに必要な3つのコンポーネントです。ロボットはロータリーインデックステーブルからテールゲートを持ち上げ、最初に正しい位置に傾けてから、次のステーションに運びます。閉じた安全ドアは工場内の人々を保護しますが、新しいテールゲートをテーブルに置くときは必ず開けてください。
「VWのような生産ラインは複雑です」と、Siemens 研究開発部門であるコーポレートテクノロジー（CT）のシミュレーション専門家、ベロニカ・ブランドステッターは言います。「個々のコンポーネントは、社内で開発したものでも購入したものでもかまいません。ほとんどの場合、書類や開発文書はすでに入手可能です。また、詳細度が異なり、さまざまな表記法を使用するモデルもあります。」
バーチャルコミッショニングは標準ですが、時間がかかります
フォルクスワーゲンのプロジェクトマネージャーであるトーベン・マイヤー氏は、「実際の生産工場や個々の新しいコンポーネントを試運転する前に、常に仮想試運転を行います」と説明しています。「つまり、最初にシステムの仮想モデルを使用して機能をテストします。これにより、多額の費用をかけてプラントを停止する実際の試運転が可能な限り迅速に進行することが保証されます。」
生産責任者は、生産ラインを仮想的に試運転するために約6週間の予算を立てる必要があります。その約3分の2は、そもそも仮想試運転モデルを作成するために必要です。
「担当者が既存の手入れの行き届いたソースを使用できれば、このようなモデルを作成するプロセスをはるかに迅速かつ効率的にすることができます」とBrandstetter氏は言います。
モジュラーシステムのビジョン
手間がかかり、間違いが起こりやすい段階の1つがリバースエンジニアリングです。ここでは、既存のコンポーネントの動作モデルを、元のコンポーネントから逆算して再現しています。「バーチャルコミッショニングの担当者は、複数の部門のさまざまな同僚からこれらすべての資料を収集するという間違いが発生しやすく骨の折れる課題に直面しています」とBrandstetter氏は言います。
理想的なビジョンは、シミュレーションモデルと関連情報をライブラリで利用できるようにして、これらの要素をすばやくまとめて完全な仮想システムを作成できるようにすることです。「多くのシステムコンポーネント用のライブラリ要素はすでにあります」とBrandstetter氏は言います。「しかし、これはまだ購入済み製品の例外です。目標は、デジタルテストツインを標準として確立することです
すべてをまとめる
課題は、これらのデジタルコンポーネントから包括的な仮想システムを作成することです。これらのデジタルコンポーネントには、さまざまなソース、詳細度、環境があり、通常は互いに直接組み合わせることはできません。
ここでSiemens 専門家の出番です。「シミュレーションモデルがさまざまなドメイン固有のツールに基づいている場合は特に困難です。私たちの研究プロジェクトでは、この問題の解決策を見つけることに集中しました」とBrandstetterは説明します。「たとえば、テールゲートの組み立てでは、3Dキネマティックをシミュレートまたはエミュレートする3つの環境（Process Simulate、Amesim、PLCSIM Advanced）に対応する必要がありました
革新的なパイロットプログラムの開始
「Mayaシミュレーションコーディネーターは、個々のシミュレーターのワークフローを調整して、単一の包括的なシステムを構築します」とBrandstetter氏は言います。「自動車開発の分野でも同様のアプローチがすでに実施されていましたが、VWのパイロットプロジェクトのように、製造工場の開発にとっては、それは新しいプロセスです。」
テールゲートアセンブリの制御ソフトウェアは、協調シミュレーションを使用して試験運用されました。3つのコンポーネントの3D運動学的挙動と電気的挙動のための実行可能なシミュレーションモデルはすでに存在していましたが、シミュレーション環境や特定の機能が異なります。Mayaシミュレーションフレームワークでは、それらを制御ソフトウェアと組み合わせて仮想テールゲートアセンブリシステムを形成し、それを検証することができました。
将来を見据えて
フォルクスワーゲンのユーザーとパイロットテスターはこの例に感銘を受けました。彼らのほぼ70％が、コシミュレーションによって仮想試運転のコストが大幅に削減されると確信しています。フォルクスワーゲンのTorben Meyerも満足しています。「コシミュレーションは、生産ラインの試運転に必要な時間を短縮する大きな可能性を秘めていると思います。」
コシミュレーションは、生産ラインの試運転に必要な時間を短縮する大きな可能性を秘めていると思います。