Полная скорость на производственной линии

Цифровой двойник упрощает создание имитационных моделей для сложных систем. Недавний совместный исследовательский проект Volkswagen и Siemens показывает, как этот подход повышает эффективность производственных линий.

Совместная работа по обеспечению безопасности труда

Поскольку промышленные роботы собирают легковые автомобили на производственных мощностях Volkswagen, безопасность труда имеет первостепенное значение. Программная ошибка может привести к серьезным авариям и материальным потерям. Виртуальный ввод в эксплуатацию помогает сократить время простоя, необходимое для ввода в эксплуатацию в реальных условиях, но на это уходит около шести недель. Поэтому Siemens и Volkswagen решили сократить необходимое время в рамках завершенного грантового проекта ЕС Maya.

Человек стоит перед логотипом Siemens в голубой рубашке и держит планшет.

Ускорение виртуального ввода в эксплуатацию Volksw

Комбинируйте и комбинируйте для нового процесса моделирования

Существующие имитационные модели основаны на различных инструментах, специфичных для предметной области. Используя Maya Simulation Framework, Volkswagen теперь может комбинировать модели из разных симуляторов.

Совместное моделирование и проверка успешного пилотного проекта

Модели совместного моделирования объединяют существующие модели защитной двери, поворотного индексного стола и производственного робота в виртуальную систему сборки задней двери.

Снижение затрат на виртуальный ввод в эксплуатацию

Почти 70 процентов пользователей и пилотных тестировщиков Volkswagen убеждены, что совместное моделирование значительно снизит затраты на виртуальный ввод в эксплуатацию.

От нескольких отдельных моделей до совместного моделирования

Задняя дверь Volkswagen в сборе собирается на машине Siemens.

Сложные системы, обширная документация

Защитная дверь, поворотный индексный стол и робот — три компонента, необходимые для сборки задней двери. Робот поднимает дверь багажника с поворотного индексного стола, который сначала наклоняет его в нужное положение, а затем передает ее на следующую станцию. Закрытая защитная дверь защищает людей на заводе, но ее необходимо открыть, когда на стол положит новую заднюю дверь.

«Производственная линия, подобная той, что есть в VW, сложна», — говорит эксперт по моделированию Вероника Брандштеттер из отдела исследований и разработок Siemens Corporate Technology (CT). «Отдельные компоненты могут быть собственными разработками или приобретенными продуктами. В большинстве случаев документы и документация по разработке уже доступны, а также модели с разной степенью детализации и использованием различных систем обозначений».

Виртуальный ввод в эксплуатацию стандартен, но требует много времени

Виртуальный ввод в эксплуатацию не является чем-то новым для VW: «Прежде чем ввести в эксплуатацию реальное производственное предприятие или даже отдельные новые компоненты, мы всегда проводим виртуальный ввод в эксплуатацию», — объясняет руководитель проекта Volkswagen Торбен Мейер. «Это означает, что сначала мы тестируем функции, используя виртуальную модель системы, которая гарантирует, что реальный ввод в эксплуатацию, включающий остановку установки с большими затратами, будет осуществлен в кратчайшие сроки».

Руководителям производства необходимо выделить около шести недель, чтобы виртуально ввести производственную линию в эксплуатацию. Примерно две трети этой суммы необходимо в первую очередь для создания модели виртуального ввода в эксплуатацию.

«Процесс создания подобной модели можно значительно ускорить и повысить эффективность, если ответственные лица смогут использовать существующие и хорошо обслуживаемые источники», — отмечает Брандштеттер.

Человек в синей рубашке и черных штанах стоит перед белой стеной с сине-белым логотипом.

Концепция модульной системы

Одним из трудоемких и подверженных ошибкам этапов является обратный инжиниринг. Здесь модель поведения существующих компонентов воссоздается в обратном порядке по сравнению с исходной. «Люди, отвечающие за виртуальный ввод в эксплуатацию, сталкиваются с чреватой ошибками и трудоемкой задачей сбора всех этих материалов у разных сотрудников из разных отделов», — говорит Брандштеттер.

Идеальная идея заключается в том, чтобы сделать имитационные модели и соответствующую информацию доступными в библиотеке, что позволит быстро объединить эти элементы в целостную виртуальную систему. «У нас уже есть библиотечные элементы для многих системных компонентов», — говорит Брандштеттер. «Но это все еще исключение для купленных продуктов. Цель состоит в том, чтобы установить цифровой тестовый двойник в качестве стандарта

Объединяем все это вместе

Проблема заключается в создании комплексной виртуальной системы из этих цифровых компонентов, которые имеют множество различных источников, уровней детализации и сред и обычно не могут быть напрямую объединены друг с другом.

Здесь на помощь приходят специалисты Siemens: «Особенно сложно, когда имитационные модели основаны на разных инструментах, специфичных для конкретной предметной области. В рамках нашего исследовательского проекта мы сосредоточились на решении этой проблемы», — объясняет Брандштеттер. «Например, при сборке задней двери нам пришлось использовать три отдельных среды (Process Simulate, Amesim и PLCSIM Advanced), которые моделируют или эмулируют трехмерную кинематику.

Человек стоит у белой стены с сине-белым логотипом.

Производственное предприятие Volkswagen с большим зданием и оборудованием на переднем плане.

Запуск революционной пилотной программы

«Координатор моделирования Maya организует рабочие процессы отдельных симуляторов для создания единой комплексной системы», — говорит Брандштеттер. «Аналогичные подходы уже применялись в области разработки автомобилей, но для развития производственного предприятия, как и в нашем пилотном проекте для VW, это новый процесс».

Программное обеспечение для управления сборкой задней двери было опробовано с использованием совместного моделирования. Уже существуют работоспособные имитационные модели трехмерного кинематического и электрического поведения трех компонентов, но для разных сред моделирования и с особыми характеристиками. В Maya Simulation Framework они были объединены с программным обеспечением управления и образовали виртуальную систему сборки задней двери, которую они затем смогли проверить.

Взгляд в будущее

Пользователи и пилотные испытатели Volkswagen были впечатлены этим примером. Почти 70 процентов из них убеждены, что совместное моделирование значительно снизит затраты на виртуальный ввод в эксплуатацию. Торбен Мейер (Torben Meyer) из Volkswagen также рад: «Мы считаем, что совместное моделирование открывает широкие возможности для сокращения времени ввода в эксплуатацию наших производственных линий».

Группа людей в официальной одежде, стоящих вместе в офисе.

Мы считаем, что совместное моделирование открывает широкие возможности для сокращения времени ввода в эксплуатацию наших производственных линий.

Торбен Мейер, руководитель проекта,, Фольксваген

Начните свой путь к цифровизации

Свяжитесь с нами