Plnou rýchlosťou na výrobnej linke

Digitálne dvojča uľahčuje vytváranie simulačných modelov pre komplexné systémy. Nedávny spoločný výskumný projekt medzi Volkswagen a Siemens ukazuje, ako tento prístup zlepšuje efektivitu výrobných liniek.

Spolupráca pre bezpečnosť pracovníkov

Keď priemyselné roboty montujú osobné vozidlá vo výrobných závodoch spoločnosti Volkswagen, bezpečnosť pracovníkov je prvoradá. Softvérová chyba by mohla spôsobiť vážne nehody a materiálne straty. Virtuálne uvedenie do prevádzky pomáha znížiť čas odstávky potrebný na uvedenie do prevádzky v reálnom prostredí — stále však trvá približne šesť týždňov. Spoločnosti Siemens a Volkswagen sa preto v rámci dokončeného grantového projektu EÚ Maya zamerali na skrátenie potrebného času.

Osoba stojí pred logom Siemens, má na sebe modrú košeľu a drží tablet.

Urýchlenie virtuálneho uvedenia do prevádzky vo Volkswagen

Mix-and-match pre nový simulačný proces

Existujúce simulačné modely boli založené na rôznych, doménovo špecifických nástrojoch. Pomocou Maya Simulation Framework môže Volkswagen teraz kombinovať modely z rôznych simulátorov.

Spoločná simulácia a overenie pre úspešný pilot

Modely spoločnej simulácie kombinujú existujúce modely bezpečnostných dverí, otočného indexovacieho stola a výrobného robota do virtuálneho systému montáže zadných dverí.

Nižšie náklady na virtuálne uvedenie do prevádzky

Takmer 70 percent užívateľov a pilotných testerov v spoločnosti Volkswagen je presvedčených, že ko-simulácia výrazne zníži náklady na virtuálne uvedenie do prevádzky.

Od viacerých samostatných modelov po spoločnú simuláciu

Montáž zadných dverí Volkswagen vykonávaná strojom Siemens.

Komplexné systémy, rozsiahla dokumentácia

Bezpečnostné dvere, otočný indexovací stôl a robot sú tri komponenty potrebné na montáž zadných dverí. Robot preberá zadné dvere z otočného indexovacieho stola, ktorý sa najskôr nakloní do správnej polohy, a následne ich presunie na ďalšiu stanicu. Zatvorené bezpečnostné dvere chránia ľudí vo výrobe, musia sa však otvoriť, keď sa na stôl umiestnia nové zadné dvere.

„Výrobná linka, ako je tá vo VW, je komplexná,“ hovorí odborníčka na simulácie Veronika Brandstetter z výskumno-vývojovej jednotky Siemens Corporate Technology (CT). „Jednotlivé komponenty môžu byť interným vývojom alebo zakúpenými produktmi. Vo väčšine prípadov už existuje dokumentácia a vývojové podklady, ako aj modely s rôznou úrovňou detailu, ktoré používajú rôzne notácie.“

Virtuálne uvedenie do prevádzky je štandardom, ale časovo náročné

Virtuálne uvedenie do prevádzky nie je pre VW nič nové: „Predtým, než uvedieme do prevádzky skutočný výrobný závod alebo aj jednotlivé nové komponenty, vždy vykonávame virtuálne uvedenie do prevádzky,“ vysvetľuje projektový manažér Volkswagen Torben Meyer. „To znamená, že najskôr testujeme funkcie pomocou virtuálneho modelu systému, čo zabezpečuje, že reálne uvedenie do prevádzky, ktoré zahŕňa nákladné odstavenie závodu, prebehne čo najrýchlejšie.

Vedúci výroby musia počítať približne so šiestimi týždňami na virtuálne uvedenie výrobnej linky do prevádzky. Približne dve tretiny tohto času sú potrebné na samotné vytvorenie modelu pre virtuálne uvedenie do prevádzky.

„Proces vytvárania takéhoto modelu môže byť výrazne rýchlejší a efektívnejší, ak osoby zodpovedné za tento proces dokážu využívať existujúce a dobre udržiavané zdroje,“ uvádza Brandstetter.

Osoba v modrej košeli a čiernych nohaviciach stojí pred bielou stenou s modro-bielym logom.

Vízia modulárneho systému

Jednou z pracovne náročných a chybových fáz je reverzné inžinierstvo. V tejto fáze sa model správania existujúcich komponentov vytvára spätnou rekonštrukciou z pôvodného riešenia. „Osoby zodpovedné za virtuálne uvedenie do prevádzky čelia chybovému a náročnému procesu zhromažďovania všetkých týchto materiálov od mnohých rôznych kolegov naprieč viacerými oddeleniami,“ hovorí Brandstetter.

Ideálnou víziou je sprístupniť simulačné modely a súvisiace informácie v knižnici, aby bolo možné tieto prvky rýchlo spojiť a vytvoriť kompletný virtuálny systém. „Pre mnohé komponenty systémov už máme knižničné prvky,“ uvádza Brandstetter. „Pri zakúpených produktoch je to však stále skôr výnimka. Cieľom je zaviesť Digital Testing Twin ako štandard

Spojenie všetkého do jedného celku

Výzva spočíva vo vytvorení komplexného virtuálneho systému z týchto digitálnych komponentov, ktoré pochádzajú z rôznych zdrojov, majú rôznu úroveň detailu a pochádzajú z odlišných prostredí — a zvyčajne ich nie je možné priamo kombinovať.

Práve tu prichádzajú na rad odborníci zo spoločnosti Siemens: „Je to obzvlášť náročné, keď sú simulačné modely založené na rôznych, doménovo špecifických nástrojoch. V rámci nášho výskumného projektu sme sa zamerali na nájdenie riešenia tohto problému,“ vysvetľuje Brandstetter. „Pri montáži zadných dverí sme napríklad museli zohľadniť tri samostatné prostredia (Process Simulate, Amesim a PLCSIM Advanced), ktoré simulujú alebo emulujú 3D kinematiku

Osoba stojí pred bielou stenou s modrým a bielym logom.

Výrobný závod spoločnosti Volkswagen s veľkou budovou a strojmi v popredí.

Spustenie revolučného pilotného programu

„Maya Simulation Coordinator riadi pracovné postupy jednotlivých simulátorov s cieľom vytvoriť jeden komplexný systém,“ hovorí Brandstetter. „Podobné prístupy už existovali v oblasti vývoja automobilov, no pre vývoj výrobných závodov, ako je náš pilotný projekt pre VW, ide o nový proces.“

Riadiaci softvér pre montáž zadných dverí bol pilotne overený pomocou ko-simulácie. Funkčné simulačné modely pre 3D kinematické správanie a elektrické správanie troch komponentov už existovali, avšak v rôznych simulačných prostrediach a so špecifickými vlastnosťami. V rámci Maya Simulation Framework boli tieto modely skombinované s riadiacim softvérom do virtuálneho systému montáže zadných dverí, ktorý bolo následne možné overiť.

Pohľad do budúcnosti

Používatelia a pilotní testeri v spoločnosti Volkswagen boli týmto príkladom ohromení. Takmer 70 percent z nich je presvedčených, že ko-simulácia výrazne zníži náklady na virtuálne uvedenie do prevádzky. Aj Torben Meyer zo spoločnosti Volkswagen je spokojný: „Sme presvedčení, že ko-simulácia ponúka veľký potenciál na skrátenie času potrebného na uvedenie do prevádzky v našich výrobných linkách.“

Skupina ľudí vo formálnom oblečení stojí spolu v kancelárskom prostredí.

Sme presvedčení, že ko-simulácia ponúka veľký potenciál na skrátenie času potrebného na uvedenie do prevádzky v našich výrobných linkách.

Torben Meyer, Projektový manažér, Volkswagen

Začnite svoju cestu

Kontaktujte nás