A toda velocidade na linha de produção

O gémeo digital está a tornar mais fácil a criação de modelos de simulação para sistemas complexos. Um recente projeto de investigação conjunta entre a Volkswagen e a Siemens mostra como esta abordagem melhora a eficiência nas linhas de produção.

Trabalhar em conjunto para a segurança dos trabalhadores

À medida que os robôs industriais montam veículos de passageiros nas instalações de produção da Volkswagen, a segurança do trabalhador é primordial. 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, portanto, comprometeram-se a reduzir o tempo necessário, como parte do projeto de subvenção da UE concluído, Maya.

Uma pessoa está de pé na frente de um logótipo da Siemens, vestindo uma camisa azul e segurando um tablet.

Acelerar o comissionamento virtual na Volkswagen

Mix-and-match 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 pode agora combinar modelos de diferentes simuladores.

Co-simular e verificar se há um piloto bem-sucedido

Os modelos de co-simulação combinam os modelos existentes para a porta de segurança, mesa de indexação rotativa e robô de fabrico para formar um sistema de montagem de porta traseira virtual.

Custos mais baixos para o comissionamento virtual

Quase 70% dos utilizadores e testadores piloto da Volkswagen estão convencidos de que a co-simulação reduzirá muito os custos do comissionamento virtual.

De vários modelos individuais a co-simulação

Um conjunto de porta traseira Volkswagen a ser montado por uma máquina Siemens.

Sistemas complexos, documentação extensa

Uma porta de segurança, mesa de indexação rotativa e robô são três componentes necessários para a montagem da porta traseira. O robô pega a porta traseira da mesa de indexação rotativa, que primeiro se infiltra para a posição correta e depois a transporta para a estação seguinte. 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 investigação e desenvolvimento da Siemens Corporate Technology (CT). “Os componentes individuais podem ser desenvolvimentos internos ou produtos comprados. Na maioria dos casos, a documentação documental e de desenvolvimento já está disponível, bem como modelos que vêm em diferentes graus de detalhe e utilizam uma gama de sistemas de notação.”

O comissionamento virtual é padrão, mas consome muito tempo

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

Os chefes de produção devem orçar cerca de seis semanas para praticamente comissionar uma linha de produção. Cerca de dois terços disso são necessários para criar o modelo de comissionamento virtual em primeiro lugar.

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

Uma pessoa com uma camisa azul e calças pretas está de pé em frente a uma parede branca com um logótipo azul e branco.

Uma visão de um sistema modular

Um estágio intensivo em mão-de-obra e sujeito a erros é a engenharia reversa. Aqui, o modelo de comportamento dos componentes existentes é recriado trabalhando de trás para frente a partir do original. “As pessoas encarregadas do comissionamento virtual enfrentam o desafio trabalhoso e propenso a erros de reunir todo este material de muitos colegas de trabalho diferentes em vários departamentos”, diz Brandstetter.

A visão ideal é disponibilizar modelos de simulação e informações associadas numa biblioteca, permitindo que estes 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 comprados. O objetivo é estabelecer o Digital Testing Twin como padrão

Reunir tudo

O desafio reside na criação de um sistema virtual abrangente a partir destes componentes digitais, que têm muitas fontes, graus de detalhe e ambientes diferentes — e normalmente não podem ser combinados diretamente uns com os outros.

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

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

Uma instalação de produção da Volkswagen com um grande edifício e máquinas em primeiro plano.

Lançar um programa piloto revolucionário

“O Coordenador de Simulação 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 do desenvolvimento automóvel, mas para o desenvolvimento da fábrica, como o nosso projeto piloto para a VW, é um novo processo.”

O software de controlo para montagem da porta traseira foi pilotado usando co-simulação. Já existiam modelos de simulação viáveis para o comportamento cinemático 3D e o comportamento elétrico dos três componentes, mas para diferentes ambientes de simulação e com características específicas. No Maya Simulation Framework, foram combinados com o software de controlo para formar um sistema de montagem de porta traseira virtual, que puderam então verificar.

Olhando para o futuro

Os utilizadores e testadores piloto da Volkswagen ficaram impressionados com este exemplo. Quase 70% deles estão convencidos de que a co-simulação reduzirá muito os custos do comissionamento virtual. Torben Meyer da Volkswagen também está feliz: “Achamos que a co-simulação oferece um grande potencial para reduzir o tempo necessário para o comissionamento nas nossas linhas de produção.”

Um grupo de pessoas em trajes formais em pé juntas num ambiente de escritório.

Pensamos que a co-simulação oferece um grande potencial para reduzir o tempo necessário para o comissionamento nas nossas linhas de produção.

Torben Meyer, Gestor de projeto, Volkswagen

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