Volle snelheid op de productielijn

De digitale tweeling maakt het eenvoudiger om simulatiemodellen te maken voor complexe systemen. Een recent gezamenlijk onderzoeksproject tussen Volkswagen en Siemens toont aan hoe deze aanpak de efficiëntie van productielijnen verbetert.

Samenwerken voor de veiligheid van werknemers

Nu industriële robots personenauto's assembleren in de productiefaciliteiten van Volkswagen, is de veiligheid van werknemers van het grootste belang. Een softwarefout kan ernstige ongelukken en materiële verliezen veroorzaken. Virtuele inbedrijfstelling helpt de benodigde stilstand voor de inbedrijfstelling in de praktijk te beperken, maar deze duurt ongeveer zes weken. Siemens en Volkswagen hebben zich daarom ten doel gesteld deze doorlooptijd te verkorten, in het kader van het afgeronde EU-subsidieproject Maya.

Versnelde virtuele inbedrijfstelling bij Volkswagen

Mix-and-match voor een nieuw simulatieproces

De bestaande simulatiemodellen werden gebaseerd op verschillende, domeinspecifieke tools. Met behulp van het Maya Simulation Framework kan Volkswagen nu modellen van verschillende simulatoren combineren.

Simuleer en verifieer samen voor een succesvolle pilot

De co-simulatiemodellen combineren bestaande modellen voor de veiligheidsdeur, de draaischijf en de productierobot tot een virtueel montagesysteem voor achterkleppen.

Lagere kosten voor virtuele inbedrijfstelling

Bijna 70 procent van de gebruikers en testers bij Volkswagen is ervan overtuigd dat co-simulatie de kosten van virtuele inbedrijfstelling aanzienlijk zal verlagen.

Van meerdere individuele modellen tot co-simulatie

Een Volkswagen-achterklepassemblage die wordt geassembleerd door een Siemens-machine.

Complexe systemen, uitgebreide documentatie

Een veiligheidsdeur, een draaischijf en een robot zijn drie componenten die nodig zijn voor de montage van de achterklep. De robot neemt de achterklep van de draaischijf op, die eerst in de juiste positie kantelt, en brengt deze vervolgens naar het volgende station. De gesloten veiligheidsdeur beschermt mensen in de fabriek, maar moet worden geopend als er een nieuwe achterklep op de tafel wordt geplaatst.

"Een productielijn zoals bij VW is complex", zegt simulatie-expert Veronika Brandstetter van de Siemens-afdeling Corporate Technology (CT) voor onderzoek en ontwikkeling. "De afzonderlijke componenten kunnen interne ontwerpen zijn of zijn ingekocht. In de meeste gevallen is er al papierwerk en projectdocumentatie beschikbaar. De modellen komen met verschillende detailbeschrijvingen en maken gebruik maken van verschillende notatiesystemen."

Virtuele inbedrijfstelling is standaard, maar tijdrovend

Virtuele inbedrijfstelling is niets nieuws voor VW: "Voordat we de echte productie-installatie in gebruik nemen, en zelfs bij afzonderlijke nieuwe componenten, voeren we altijd virtuele inbedrijfstelling uit", legt Torben Meyer, projectmanager van Volkswagen, uit. "Dat betekent dat we eerst de functies testen met behulp van een virtueel model van het systeem. Op deze manier kan de daadwerkelijke inbedrijfstelling, waarbij de installatie tegen hoge kosten wordt stopgezet, zo snel mogelijk plaatsvinden."

Productiehoofden hebben ongeveer zes weken nodig om een productielijn virtueel in bedrijf te stellen. Ongeveer twee derde daarvan is nodig voor het maken van het virtuele inbedrijfstellingsmodel.

"H."et proces om zo'n model te creëren kan veel sneller en efficiënter verlopen als de verantwoordelijken bestaande en goed onderhouden hulpmiddelen tot hun beschikking hebben," merkt Brandstetter op.

Een visie op een modulair systeem

Een arbeidsintensieve en foutgevoelige fase is reverse engineering. Hier wordt het gedragsmodel van bestaande componenten opnieuw gecreëerd door achteruit te werken ten opzichte van het origineel. "De mensen die verantwoordelijk zijn voor de virtuele inbedrijfstelling staan voor de foutgevoelige en moeizame taak om al dit materiaal van veel verschillende medewerkers op meerdere afdelingen te verzamelen", zegt Brandstetter.

De ideale visie is om simulatiemodellen en bijbehorende informatie beschikbaar te maken in een bibliotheek. Deze elementen kunnen dan snel worden samengevoegd tot een compleet, virtueel systeem. "We hebben al bibliotheekelementen voor veel systeemcomponenten", zegt Brandstetter. "Maar voor aangekochte producten is dit nog een uitzondering. Onze doelstelling is om de Digital Testing Twin te standaardiseren."

Alles samenbrengen

De uitdaging ligt in het creëren van een uitgebreid virtueel systeem op basis van deze digitale componenten, die veel verschillende bronnen, mate van detail en omgevingen hebben, en die gewoonlijk niet rechtstreeks met elkaar kunnen worden gecombineerd.

Dit is waar de Siemens-experts van pas komen: "Het is vooral moeilijk als de simulatiemodellen op verschillende, domeinspecifieke tools zijn gebaseerd. Voor ons onderzoeksproject wilden wij een oplossing voor dit probleem vinden", legt Brandstetter uit. "Voor de montage van de achterklep moesten we bijvoorbeeld ruimte bieden aan drie afzonderlijke omgevingen (Process Simulate, Amesim en PLCSIM Advanced), die 3D-kinematica simuleren of emuleren."

Een productiefaciliteit van Volkswagen met een groot gebouw en machines op de voorgrond.

Lancering van een revolutionair proefprogramma

"De Maya Simulation Coordinator orkestreert de workflows van de afzonderlijke simulatoren om één uitgebreid systeem te creëren", zegt Brandstetter. "Vergelijkbare benaderingen bestonden al voor de ontwikkeling van auto's, maar voor de ontwikkeling van fabrieken, zoals ons proefproject voor VW, is dit proces nieuw."

De besturingssoftware voor de montage van de achterklep werd getest met behulp van co-simulatie. Er bestonden al bruikbare simulatiemodellen voor het 3D-kinematische gedrag en het elektrische gedrag van de drie componenten, maar deze waren bedoeld voor verschillende simulatieomgevingen en hadden specifieke kenmerken. In het Maya Simulation Framework werden ze gecombineerd met de besturingssoftware om een virtueel montagesysteem voor achterkleppen te vormen, dat vervolgens kon worden getest.

Blik op de toekomst

De gebruikers en testers bij Volkswagen waren onder de indruk van dit voorbeeld. Bijna 70 procent van hen is ervan overtuigd dat co-simulatie de kosten van virtuele inbedrijfstelling aanzienlijk zal verlagen. Torben Meyer van Volkswagen is ook tevreden: "Wij denken dat co-simulatie grote mogelijkheden biedt om de tijd die nodig is voor de inbedrijfstelling van onze productielijnen te verkorten."

Een groep mensen in formele kleren die samen in een kantooromgeving staan.

Wij denken dat co-simulatie grote mogelijkheden biedt om de tijd die nodig is voor de inbedrijfstelling van onze productielijnen te verkorten.

Torben Meyer, Projectmanager, Volkswagen

Begin jouw reis

Contact opnemen