Skaitmeninis dvynys palengvina sudėtingų sistemų modeliavimo modelių kūrimą. Neseniai atliktas bendras “Volkswagen” ir “Siemens” tyrimų projektas rodo, kaip šis metodas pagerina gamybos linijų efektyvumą.
„Volkswagen“ gamyklose keleivinius automobilius surenkant pramoniniams robotams, darbuotojų saugumas yra svarbiausias dalykas. Programinės įrangos klaida gali sukelti rimtų nelaimingų atsitikimų ir materialinių nuostolių. Virtualus paleidimas padeda sutrumpinti prastovų laiką, reikalingą realiam paleidimui, tačiau tai trunka apie šešias savaites. Todėl „Siemens“ ir „Volkswagen“ ėmėsi mažinti reikiamą laiką, įgyvendindami ES dotacijų projektą „Maya“.
Esami modeliavimo modeliai buvo pagrįsti skirtingais, konkrečioms sritims skirtais įrankiais. Naudodama „Maya Simulation Framework“, „Volkswagen“ dabar gali derinti modelius iš skirtingų simuliatorių.
Bendro modeliavimo modeliuose sujungiami esami apsauginių durų, rotacinio indeksavimo stalo ir gamybos roboto modeliai, kad būtų sukurta virtuali bagažinės dangčio surinkimo sistema.
Beveik 70 procentų „Volkswagen“ naudotojų ir bandomųjų testuotojų įsitikinę, kad bendra simuliacija gerokai sumažins virtualaus paleidimo išlaidas.
Saugos durys, sukamasis indeksavimo stalas ir robotas yra trys komponentai, reikalingi bagažinės dangčio surinkimui. Robotas paima bagažinės dangtį nuo sukamojo indeksavimo stalo, kuris pirmiausia pakrypsta į teisingą padėtį, o tada perduoda jį į kitą stotelę. Uždarytos saugos durys apsaugo žmones gamykloje, tačiau turi būti atidarytos, kai ant stalo dedamas naujas bagažinės dangtis.
“Gamybos linija, tokia kaip VW, yra sudėtinga”, — sako modeliavimo ekspertė Veronika Brandstetter iš “Siemens” tyrimų ir plėtros padalinio “Corporate Technology” (KT). “Atskiri komponentai gali būti sukurti įmonės viduje arba įsigyti produktai. Daugeliu atvejų dokumentai ir kūrimo dokumentacija jau yra prieinami, taip pat modeliai, kurie yra skirtingo detalumo laipsnio ir naudoja įvairias žymėjimo sistemas.
Virtualus paleidimas VW nėra nieko naujo: “Prieš paleisdami tikrąją gamyklą ar net atskirus naujus komponentus, visada atliekame virtualų paleidimą”, — aiškina “Volkswagen” projektų vadovas Torbenas Meyeris. “Tai reiškia, kad mes pirmiausia išbandome funkcijas naudodami virtualų sistemos modelį, kuris užtikrina, kad realus paleidimas, apimantis gamyklos sustabdymą didelėmis sąnaudomis, vyks kuo greičiau.”
Gamybos vadovai turi skirti maždaug šešių savaičių biudžetą, kad virtualiai paleistų gamybos liniją. Maždaug dviejų trečdalių šios sumos reikia pačiam virtualaus paleidimo modeliui sukurti.
“Tokio modelio kūrimo procesas gali būti daug greitesnis ir efektyvesnis, jei atsakingi žmonės sugeba naudoti esamus ir gerai prižiūrimus šaltinius”, - pastebi Brandstetteris.
Vienas daug darbo reikalaujantis ir į klaidas linkęs etapas yra atvirkštinė inžinerija. Čia esamų komponentų elgsenos modelis atkuriamas dirbant atgal nuo originalo. “Už virtualų paleidimą atsakingi asmenys susiduria su klaidų kupinu ir daug darbo reikalaujančiu iššūkiu – surinkti visą šią medžiagą iš daugelio skirtingų bendradarbių keliuose skyriuose”, - sako Brandstetteris.
Ideali vizija yra sukurti simuliacinius modelius ir susijusią informaciją bibliotekoje, leidžiančią šiuos elementus greitai sujungti, kad būtų sukurta išsami, virtuali sistema. “Jau turime daugelio sistemos komponentų bibliotekos elementus,”, - sako Brandstetter. “Tačiau tai vis dar yra išimtis įsigytiems produktams. Tikslas yra sukurti skaitmeninio testavimo dvynius kaip standartą
Iššūkis yra sukurti išsamią virtualią sistemą iš šių skaitmeninių komponentų, kurie turi daug skirtingų šaltinių, detalių laipsnių ir aplinkos - ir paprastai negali būti tiesiogiai sujungti vienas su kitu.
Štai čia ateina “Siemens” ekspertai: “Ypač sunku, kai modeliavimo modeliai grindžiami skirtingais, konkrečiam domenui būdingais įrankiais. Savo mokslinių tyrimų projekte mes sutelkėme dėmesį į šios problemos sprendimo siekimą “, - aiškina Brandstetter. “Pavyzdžiui, bagažinės dangčio surinkimui turėjome sutalpinti tris atskiras aplinkas (Process Simulate, Amesim ir PLCSIM Advanced), kurios imituoja arba emuliuoja 3D kinematiką
„Maya Simulation Coordinator“ koordinuoja atskirų simuliatorių darbo eigas, kad sukurtų vieną išsamią sistemą”, - sako Brandstetteris. “Automobilių kūrimo srityje jau buvo taikomi palyginami metodai, tačiau gamybos įmonės plėtrai, kaip ir mūsų pilotiniam VW projektui, tai naujas procesas.”
Bagažinės dangčio surinkimo valdymo programinė įranga buvo išbandyta naudojant bendrą modeliavimą. Jau egzistavo veikiantys modeliavimo modeliai, skirti trijų komponentų 3D kinematiniam elgesiui ir elektriniam elgesiui, tačiau skirtingoms modeliavimo aplinkoms ir turinčioms specifinių savybių. “Maya Simulation Framework” jie buvo sujungti su valdymo programine įranga, kad sudarytų virtualią bagažinės dangčio surinkimo sistemą, kurią vėliau jie galėjo patikrinti.
“Volkswagen” naudotojai ir bandytojai buvo sužavėti šiuo pavyzdžiu. Beveik 70 procentų jų yra įsitikinę, kad bendras simuliavimas labai sumažins virtualaus paleidimo išlaidas. “Volkswagen” atstovas Torbenas Meyeris taip pat džiaugiasi: “Manome, kad bendras modeliavimas suteikia didelį potencialą sutrumpinti laiką, reikalingą eksploatuoti mūsų gamybos linijose.”
Manome, kad bendra simuliacija suteikia didelį potencialą sutrumpinti mūsų gamybos linijų paleidimo laiką.