Digital Twin olajšuje izdelavo simulacijskih modelov za zapletene sisteme. Nedavni skupni raziskovalni projekt podjetij Volkswagen in Siemens kaže, kako ta pristop izboljšuje učinkovitost proizvodnih linij.
Ker industrijski roboti v proizvodnih obratih podjetja Volkswagen sestavljajo osebna vozila, je varnost delavcev na prvem mestu. Napaka v programski opremi bi lahko povzročila hude nesreče in materialne izgube. Virtualno zagon pomaga skrajšati čas izpada, potreben za dejanski zagon – vendar traja približno šest tednov. Siemens in Volkswagen sta se zato v okviru zaključenega projekta Maya, financiranega iz sredstev EU, lotila skrajšanja potrebnega časa.
Obstoječi simulacijski modeli so temeljili na različnih, za posamezna področja specifičnih orodjih. Z uporabo okvira Maya Simulation Framework lahko Volkswagen zdaj združuje modele iz različnih simulatorjev.
Modeli za skupno simulacijo združujejo obstoječe modele varnostnih vrat, vrtljive indeksirne mize in proizvodnega robota ter tako tvorijo virtualni sistem za sestavljanje zadnjih vrat.
Skoraj 70 odstotkov uporabnikov in pilotnih preizkuševalcev pri Volkswagnu je prepričanih, da bo so-simulacija znatno znižala stroške virtualnega zagona.
Varnostna vrata, vrtljiva indeksna miza in robot so trije elementi, potrebni za sestavljanje prtljažnih vrat. Robot dvigne prtljažna vrata z vrtljive indeksne mize, ki jih najprej nagne v pravilni položaj, nato pa jih prenese na naslednjo postajo. Zaprta varnostna vrata ščitijo delavce v tovarni, vendar jih je treba odpreti, ko se na mizo postavi nova prtljažna vrata.
»Proizvodna linija, kot je tista pri VW, je kompleksna,« pravi strokovnjakinja za simulacije Veronika Brandstetter iz enote za raziskave in razvoj Corporate Technology (CT) pri Siemensu. »Posamezne komponente so lahko lastni razvoj ali kupljeni izdelki. V večini primerov je dokumentacija in razvojna dokumentacija že na voljo, prav tako modeli, ki so različno podrobni in uporabljajo različne sisteme označevanja.«
Za VW virtualni zagon ni nič novega: »Preden zagnamo dejanski proizvodni obrat ali celo posamezne nove komponente, vedno izvedemo virtualni zagon,« pojasnjuje projektni vodja pri Volkswagenu Torben Meyer. »To pomeni, da najprej preizkusimo delovanje s pomočjo virtualnega modela sistema, kar zagotavlja, da dejanski zagon, ki vključuje zaustavitev obrata z visokimi stroški, poteka čim hitreje.«
Vodje proizvodnje morajo za virtualno zagon proizvodne linije predvideti približno šest tednov. Približno dve tretjini tega časa je potrebnih za samo izdelavo modela za virtualni zagon.
»Proces izdelave takšnega modela je mogoče znatno pospešiti in poenostaviti, če lahko odgovorne osebe uporabijo obstoječe in dobro vzdrževane vire,« ugotavlja Brandstetter.
Ena od delovno intenzivnih in za napake dovzetnih faz je povratno inženirstvo. Pri tem se model delovanja obstoječih komponent ponovno ustvari z vzvratnim pristopom od izvirnika. »Osebe, odgovorne za virtualno zagon, se soočajo z napakam dovzetnim in napornim izzivom zbiranja vsega tega gradiva od številnih različnih sodelavcev v več oddelkih,« pravi Brandstetter.
Idealna vizija je, da bi simulacijski modeli in povezane informacije bili na voljo v knjižnici, kar bi omogočilo hitro združevanje teh elementov za ustvarjanje popolnega virtualnega sistema. »Že imamo knjižnične elemente za številne sistemske komponente,« pravi Brandstetter. »Vendar je to še vedno izjema za kupljene izdelke. Cilj je uveljaviti Digital Testing Twin kot standard
Izziv je v ustvarjanju celovitega virtualnega sistema iz teh digitalnih komponent, ki imajo veliko različnih virov, stopenj podrobnosti in okolij - in jih običajno ni mogoče neposredno kombinirati med seboj.
Tu pridejo Siemensovi strokovnjaki:« Še posebej težko je, če simulacijski modeli temeljijo na različnih orodjih, specifičnih za domeno. Za naš raziskovalni projekt smo se osredotočili na doseganje rešitve tega problema, »pojasnjuje Brandstetter. »Na primer za sklop prtljažniških vrat smo morali namestiti tri ločena okolja (Process Simulate Simulation, Amesim in PLCSIM Advanced), ki simulirajo ali posnemajo 3D kinematiko
»Maya Simulation Coordinator usklajuje delovne tokove posameznih simulatorjev in tako ustvarja enoten celovit sistem,« pravi Brandstetter. »Podobni pristopi so se že uporabljali na področju razvoja avtomobilov, vendar gre pri razvoju proizvodnih obratov, kot je naš pilotni projekt za VW, za nov proces.«
Programska oprema za krmiljenje montaže prtljažnih vrat je bila pilotno preizkušena s pomočjo so-simulacije. Delujoči simulacijski modeli za 3D kinematično in električno obnašanje treh komponent so že obstajali, vendar za različne simulacijske okolje in s specifičnimi lastnostmi. V okviru Maya Simulation Framework so bili ti modeli združeni s programsko opremo za krmiljenje, da so oblikovali virtualni sistem montaže prtljažnih vrat, ki so ga nato lahko preverili.
Ta primer je naredil močan vtis na uporabnike in pilotne testirce pri Volkswagnu. Skoraj 70 odstotkov med njimi je prepričanih, da bo so-simulacija znatno zmanjšala stroške virtualnega zagona. Zadovoljen je tudi Torben Meyer iz Volkswagena: »Menimo, da so-simulacija ponuja velik potencial za skrajšanje časa, potrebnega za zagon na naših proizvodnih linijah.«
Menimo, da so-simulacija ponuja velik potencial za skrajšanje časa, potrebnega za zagon naših proizvodnih linij.