Velocidade total na linha de produção

O gêmeo digital está facilitando a criação de modelos de simulação para sistemas complexos. Um recente projeto de pesquisa conjunta entre a Volkswagen e a Siemens mostra como essa abordagem melhora a eficiência nas linhas de produção.

Trabalhando juntos pela segurança dos trabalhadores

A segurança dos trabalhadores é fundamental enquanto robôs industriais montam veículos de passageiros nas instalações de produção da Volkswagen. Um erro de software pode causar acidentes graves e perdas materiais. O comissionamento virtual ajuda a reduzir o tempo de inatividade necessário para o comissionamento no mundo real, mas leva cerca de seis semanas. A Siemens e a Volkswagen dedicaram-se, portanto, a reduzir o tempo necessário como parte do projeto de subvenção da UE concluído, o Maya.

Uma pessoa está em pé diante do logotipo da Siemens, vestindo uma camisa azul e segurando um tablet.

Aceleração do comissionamento virtual na Volkswagen

Combinação para um novo processo de simulação

Os modelos de simulação existentes foram baseados em diferentes ferramentas específicas do domínio. Usando o Maya Simulation Framework, a Volkswagen agora pode combinar modelos de diferentes simuladores.

Cossimulação e verificação para um projeto-piloto de sucesso

Os modelos de cossimulação combinam modelos existentes para a porta de segurança, mesa rotativa indexadora e robô de manufatura para formar um sistema virtual de montagem do porta-malas.

Custos mais baixos de comissionamento virtual

Quase 70% dos usuários e testadores-piloto da Volkswagen estão convencidos de que a cossimulação reduzirá consideravelmente os custos do comissionamento virtual.

De vários modelos individuais à cossimulação

Um conjunto de porta traseira da Volkswagen sendo montado por uma máquina da Siemens.

Sistemas complexos, documentação extensa

Uma porta de segurança, uma mesa rotativa indexadora e um robô são os três componentes necessários para a montagem do porta-malas. O robô retira a tampa traseira da mesa rotativa indexadora, que primeiro inclina para a posição correta e, em seguida, a transporta para a próxima estação. A porta de segurança fechada protege as pessoas na fábrica, mas deve ser aberta quando uma nova porta traseira é colocada sobre a mesa.

“Uma linha de produção como a da VW é complexa”, diz a especialista em simulação Veronika Brandstetter, da unidade de pesquisa e desenvolvimento Corporate Technology (CT) da Siemens. “Os componentes individuais podem ser desenvolvimentos próprios ou produtos adquiridos. Na maioria dos casos, a documentação administrativa e de desenvolvimento já está disponível, bem como modelos que apresentam diferentes níveis de detalhes e utilizam uma variedade de sistemas de notação.”

O comissionamento virtual é padrão, mas consome tempo

O comissionamento virtual não é novidade para a VW: “Antes de comissionarmos a planta de produção real, ou mesmo novos componentes individuais, sempre realizamos o comissionamento virtual”, explica Torben Meyer, gerente de projetos da Volkswagen. “Isso significa que testamos as funções primeiro usando um modelo virtual do sistema, o que garante que o comissionamento real, que envolve a parada da fábrica a um alto custo, ocorra o mais rápido possível.”

Os diretores de produção devem prever um orçamento de cerca de seis semanas para o comissionamento virtual de uma linha de produção. Cerca de dois terços desse tempo são necessários para criar o modelo de comissionamento virtual em primeiro lugar.

“O processo de criação de um modelo como esse pode ser muito mais rápido e eficiente se os responsáveis puderem usar fontes existentes e bem mantidas”, observa Brandstetter.

Uma pessoa com camisa azul e calça preta em frente a uma parede branca com um logotipo azul e branco.

Uma visão de um sistema modular

"Uma etapa que exige muito trabalho e é propensa a erros é a engenharia reversa. Nela, o modelo de comportamento de componentes existentes é recriado a partir do original. “Os responsáveis pelo comissionamento virtual enfrentam o desafio laborioso e sujeito a falhas de reunir todo esse material de diversos colegas de diferentes departamentos”, diz Brandstetter.

A visão ideal é disponibilizar modelos de simulação e informações associadas em uma biblioteca, permitindo que esses elementos sejam reunidos rapidamente para criar um sistema virtual completo. “Já temos elementos de biblioteca para muitos componentes do sistema”, diz Brandstetter. “Mas isso ainda é uma exceção para produtos adquiridos. O objetivo é estabelecer o Digital Testing Twin como padrão

Reunindo tudo

O desafio está em criar um sistema virtual abrangente a partir desses componentes digitais, que têm muitas fontes, graus de detalhes e ambientes diferentes — e geralmente não podem ser combinados diretamente entre si.

É aqui que entram os especialistas da Siemens: “É especialmente difícil quando os modelos de simulação são baseados em ferramentas diferentes e específicas do domínio. Em nosso projeto de pesquisa, nos concentramos em encontrar uma solução para esse problema”, explica Brandstetter. “Para a montagem da porta traseira, por exemplo, tivemos que acomodar três ambientes separados (Process Simulate, Amesim e PLCSIM Advanced), que simulam ou emulam a cinemática 3D

Uma pessoa em frente a uma parede branca com um logotipo azul e branco.

Uma instalação da Volkswagen com um edifício amplo e maquinário em primeiro plano.

Lançamento de um programa piloto revolucionário

“O coordenador de simulação do Maya orquestra os fluxos de trabalho dos simuladores individuais para criar um único sistema abrangente”, diz Brandstetter. “Abordagens comparáveis já estavam em vigor na área de desenvolvimento de automóveis, mas para o desenvolvimento da planta de manufatura, como nosso projeto piloto para a VW, é um novo processo.”

O software de controle para montagem da porta traseira foi testado usando cossimulação. Já existiam modelos de simulação viáveis para o comportamento cinemático 3D e o comportamento elétrico dos três componentes, porém para diferentes ambientes de simulação e com recursos específicos. No Maya Simulation Framework, eles foram combinados com o software de controle para formar um sistema virtual de montagem da porta traseira, o qual puderam então validar.

De olho no futuro

Os usuários e testadores-piloto da Volkswagen ficaram impressionados com esse exemplo. Quase 70 por cento deles estão convencidos de que a simulação conjunta reduzirá consideravelmente os custos do comissionamento virtual. Torben Meyer, da Volkswagen, também está feliz: “Acreditamos que a cossimulação oferece um grande potencial para reduzir o tempo necessário para o comissionamento em nossas linhas de produção”.

Um grupo de pessoas em traje formal reunidas em um ambiente de escritório.

Acreditamos que a cossimulação oferece um grande potencial para reduzir o tempo necessário para o comissionamento em nossas linhas de produção.

Torben Meyer, Gerente de projeto, Volkswagen

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