ÖRNEK OLAY İNCELEMESİ

Isıl işlem için dijital ikiz

Operasyonları kolaylaştırmak ve hata riskini en aza indirmek için SECO/WARWICK, Siemens'in dijital ikiz çözümlerini uyguladı.

Metallerin ısıl işlem süreci teknolojik açıdan son derece karmaşıktır. Uygun çalışma parametrelerinin yanı sıra belirli güvenlik koşullarının korunmasını gerektirir. Bu, modern endüstriyel fırın üreticileri için önemli zorluklar yaratmaktadır. Potansiyel hata riskini en aza indirmek ve üretim ve yerinde montaj süreçlerini iyileştirmek için SECO/WARWICK Group, Siemens tarafından sağlanan dijital ikize dayalı çözümler kullanır.

SECO/WARWICK, müşterilerin bireysel ihtiyaçlarına uygun olarak tasarlanmış ve üretilen metallerin ısıl işlemi için teknolojik olarak gelişmiş fırınların üreticisidir. Fırın teknolojisinin ve teknik çözümlerin seçilmesinde kilit bir faktör müşterinin ücreti (iş yükü), yani ısıl işlem görecek metal üründür. Buna dayanarak, ekipmanın ve kontrol sistemlerinin karmaşıklık seviyesini etkileyen uygun teknoloji, süreç ve tarif seçilir. Isıl işlem teknolojisinin türü, çalışanları potansiyel tehlikelerden koruyan güvenlik önlemlerinin seçimini de belirler.

“Fırın tasarımında yer alan bir otomasyon mühendisi için, teknoloji ve proses parametreleri hakkında kapsamlı bilgi sahibi olmanın yanı sıra potansiyel risklerin farkındalığı çok önemlidir. Örneğin, vakumlu ısıl işlem fırınları, benzer bir donanım yapısına sahip olmasına rağmen, alüminyum işleme veya vakum metalurjisi için kullanılan ekipmanlardan oldukça farklı programlanmıştır. Teknolojiyi anlamak, potansiyel tehlikeleri tahmin etmeyi ve uygun önlemleri uygulamayı mümkün kılar.”
SECO/WARWICK Otomasyon Bölümü Direktörü Sławomir Wachowski'yi vurguluyor.

SECO/WARWICK, metallerin ısıl işlemi için teknolojik olarak gelişmiş fırınlar üreticisidir.

Dijital ikiz modelleme ve testi destekler

Çalışmayı kolaylaştırmak ve hata riskini en aza indirmek için SECO/WARWICK, Siemens tarafından sağlanan dijital ikiz çözümleri kullanmaya karar verdi. Şirket, diğerlerinin yanı sıra, vakum, atmosfer ve eritme fırınlarının dijital modellerini oluşturmak için SIMIT yazılımını kullanıyor. Bu araç aynı zamanda yazılım devreye alınmadan önce otomasyon sistemlerini test etmek için de kullanılır. Şirket ayrıca donanım kabini testlerinin tam simülasyonu yoluyla üretim sürecini ve kontrol kabinlerinin konfigürasyonunu desteklemek için SIMIT Birimini kullanır. Pompalama sistemleri gibi daha gelişmiş modeller için, Simcenter Amesim simülasyon platformu performansı simüle etmek ve uygun boyutta vakum pompalarının seçilmesine yardımcı olmak için kullanılır.

“Şu anda modellerimizde çeşitli ekipman türlerini simüle ediyoruz. Dijital ikiz kullanmaya karar vermemizin ana nedeni, kontrol yazılımının karmaşıklığı ve yüzleşmek zorunda olduğumuz çeşitli zorluklardı. Bu sorunların çoğu ancak test ve devreye alma sırasında ortaya çıktı - yani son aşamada, ekipman tesisimizden çoktan ayrıldığında.”
SECO/WARWICK'te Dijital Modelleme ve Simülasyon Mühendisi Radosław Gorowy açıklıyor.

Fırın testi “masada”

SECO/WARWICK tarafından kullanılan dijital ikiz çözümleri, belirli bir cihazda çalışmanın erken aşamalarında olası hataları ve sorunları tespit etmeyi mümkün kılar.

SECO/WARWICK tarafından kullanılan dijital ikiz çözümleri, belirli bir cihazda çalışmanın erken aşamalarında olası hataları ve sorunları tespit etmeyi mümkün kılar. Simülasyon yazılımı kullanımı ile modelleme ve test etme, iş verimliliğini önemli ölçüde artırır. Ayrıca geliştirilmekte olan çözümlerin güvenilirliğini de arttırırlar. Sonuç olarak, metal ısıl işlem için endüstriyel fırınlar daha hızlı, daha düşük maliyetle ve daha az işgücü girdisi ile teslim edilebilir ve devreye alınabilir.

“İnovasyon için çabalamak, şirketimizin gelişimini yönlendiren çok önemli bir faktördür. Bu açıdan dijital ikiz beklentilerimizi tam olarak karşıladı. Ürettiğimiz tüm ekipmanların modellenmesinde kullanılır. Şu anda hazırlanmış birkaç modelimiz var. Başlangıçta, artık otomasyon sistemlerimizi tam olarak test ettiğimiz vakum fırınları için simülasyonlar oluşturuldu. Şu anda alüminyum işleme fırınları ve vakum metalurjisi için modeller geliştiriyoruz. Ayrıca geliştirdiğimiz çözümlerin önemli bir bölümünü temsil eden atmosfer fırınlarının modellenmesinde de ilk deneyimimize sahibiz.”
Sławomir Wachowski açıklıyor.

SECO/WARWICK, diğer şeylerin yanı sıra, kontrol sistemlerinin giriş ve çıkış sinyallerini simüle etmek, cihaz davranışının ayrıntılı simülasyonunu sağlamak ve özel teknolojik kütüphaneleri kullanarak süreçleri modellemek için SIMIT yazılımını kullanır.

“Bu çözümde SIMIT kilit araçtır; ancak yeteneklerinden tam olarak yararlanmak için sistem, bir denetleyici emülatörü olan PLCSIM Advanced ve HMI operatör paneli için WinCC ile genişletildi. TIA Portal ile entegrasyon, kontrol programını gerçek zamanlı olarak değiştirmeyi mümkün kılar (Software-in-the-Loop). Simülasyon modeli, SIMIT UNIT (Donanım-in-the-Loop) kullanarak fiziksel bir denetleyici ile de iletişim kurabilir.”
Siemens adına projeyi destekleyen Dijitalleşme Çözümleri Uzmanı Mariusz Waśkowicz'i açıklıyor.Ekipman ve otomasyonun testleri kelimenin tam anlamıyla “masada” gerçekleştirilir ve burada uygulanan teknolojik çözümlerin son devreye alınmadan önce doğrulanır.

“Kontrol kabini SIMIT Ünitesine bağlanır ve donanım ve ölçüm performansı açısından bu araç kullanılarak test edilir. Bu bize sorun yaratmayacağına dair güven veriyor ve herhangi bir sorun yerinde ortaya çıkarsa, kullandığımız bileşenlerden ziyade projenin fiziksel uygulanmasıyla ilgili diğer nedenlerden kaynaklanacaktır.”
SECO/WARWICK Otomasyon Departmanı Müdür Yardımcısı Wojciech Piasny açıklıyor.

Dijital ikiz yazılımı, üretici tarafından kullanılan Siemens ekosisteminin birçok unsurundan sadece biridir. Tüm kontrol sistemi Siemens çözümlerine dayanmaktadır. Sistem kontrolü, modülleri ile birlikte S7-1500 denetleyicisi tarafından gerçekleştirilir. Siemens ayrıca tedarik ediyor endüstriyel bilgisayarlar ve kullanıcı arayüzü görevi gören dokunmatik paneller. Ek olarak, güvenlik sistemleri üreticinin Güvenlik çözümleri üzerine inşa edilmiştir. Siemens bileşenleri ayrıca kontaktörler, devre dahil olmak üzere kontrol kabinlerinde kullanılır

Dijital ikiz yazılımı, SECO/WARWICK tarafından kullanılan Siemens ekosisteminin birçok unsurundan sadece biridir.

Sistemler S7-1500 kontrolörü ve modülleri tarafından kontrol edilir.

Model denetleyiciyle nasıl konuşuyor?

Modelleme, fırında meydana gelen tüm işlemleri dikkate alır: pompalama, fırın ısıtma, soğutma ve karbonlama. Fiziksel dünyada, böyle bir süreç birkaç saatten - belirli cihazlar söz konusu olduğunda - hatta birkaç güne kadar sürer. Cihazın dijital ikizine dayalı simülasyon çözümleri kullanılarak, bu önemli ölçüde hızlandırılabilir ve fırın fiziksel muadili oluşturulmadan çok önce kapsamlı bir şekilde test edilebilir. Modelleme sırasında sıcaklık ve vakum gibi hem dijital hem de analog parametreler simüle edilir. Test sırasında, tüm güvenlik sistemi de dahil olmak üzere kontrol kabinine bağlı anahtarların, kontaktörlerin ve diğer cihazların çalışması doğrulanır.

“Model, cihazın bileşenlerinin ve kontrol kabininin içindeki bileşenlerin dijital bir temsilini içeriyor. Tüm bu elemanların SIMIT'te dijital bir eşdeğeri olmalıdır. Bu aracı kullanarak bir bileşen kitaplığı oluşturuyoruz. Bireysel fırın bileşenlerini, yapılarını inceliyoruz ve daha sonra oluşturduğumuz modelde temsil ediyoruz. Elektrik şemalarına dayanarak, modeli girişler/çıkışlar aracılığıyla PLC'ye bağlarız ve bireysel teknolojik programların çalışmasını test etmemizi sağlar. Ek bir avantaj, mevcut girişleri/çıkışları kullanma yeteneğidir” diye açıklıyor Radosław Gorowy.

Modelleme, fırında meydana gelen tüm işlemleri dikkate alır: pompalama, fırın ısıtma, soğutma ve karbonlama dahil.

SECO/WARWICK, gerçeği mümkün olduğunca sadık bir şekilde yansıtacak şekilde tasarlanmış modeller oluşturur. Ancak, analiz için sentetik veriler üreten simülasyonlar da oluşturulduğundan, hepsi bu kadar değil. Bu tür simülasyonlar, geliştirme ekibinin, örneğin, Grup cihazlarının işlevselliğini öngörücü ve enerji yönetim sistemleriyle genişleten FurnacePlus platformuna adanmış çözümleri test etmesine olanak tanır. Ergonomi güvenlik nedeniyle çok önemli olduğundan, müşterinin arayüz ihtiyaçlarını anlamak da çözüm tasarımının önemli bir yönüdür.

“Fırın çalışması sırasında tehlikeli kazalar konusunda aşırı endişelenmek zorunda olmayan müşteriler, kullanılan malzeme işleme teknolojisi nedeniyle riskin önemli olduğu ve ciddi sonuçları olabileceği durumlardan farklı ihtiyaçlara sahiptir. İkinci durumda, kullandıkları cihazlarda özel bir arayüze ihtiyaç duyan son derece yetenekli operatörlerle uğraşıyoruz.”
Siemens Polska Satış Müdürü Marek Melnarowicz not ediyor.

Dijital ikizin simülasyon araçlarındaki test çözümleri, kontrol kabini ve yazılımın devri sırasında gerçekleşir. Daha sonra, montaj departmanı tasarımı uygular ve cihazın son montajını gerçekleştirir. Son olarak, servis departmanı fiziksel testler yapar. Kabul edilen modelin doğru bir şekilde uygulandığının son onayı, hedef tesis üzerindeki doğrulamasıdır.

“Simülasyon ve test için kullandığımız modeller, bize pratik olarak zaman kazandıracak kadar olgun ve hızlı. Daha da önemlisi, SECO/WARWICK tesisinde veya doğrudan müşterinin tesislerinde cihazın fiziksel testine katılmak zorunda olmadığımız için değerli otomasyon kaynaklarını serbest bırakırlar. Modeli hazırlamak için harcanan zaman, özellikle sonraki her model, kendi bileşenlerimizin art arda oluşturulmuş kütüphanesi nedeniyle bize daha az maliyetli olduğundan, planlama işi söz konusu olduğunda daha fazla gönül rahatlığı ile karşılığını verir. Bu nedenle dijital ikiz sayesinde zaman tasarrufu çok büyük.”
S. Wachowski açıklıyor.

Daha hızlı, daha güvenli ve daha ekonomik

SIMIT ve SIMIT Unit ile birkaç ay çalıştıktan sonra SECO/WARWICK, otomasyon testi için kapsamlı çözümler sağlayan araçları kullanmanın önemli faydaları görüyor. Modelleme ve test çözümlerinin uygulanmasının temel faydaları arasında, müşterinin tesisinde fırın montajı ve devreye alma için gereken sürenin azaltılması yer almaktadır.

“Dijital ikizi uygulamadan önce, bir vakum fırınında, teknolojik denemelerle birleştirilmiş testler bir servis teknisyeni için 2 ila 2,5 hafta ve bir otomasyon mühendisi için 4-5 gün sürdü. Oluşturulan model üzerinde yapılan test, iş yüklerini birkaç kat kısalttı. Birkaç veya bir düzine cihazdan oluşan sistemler için, bu süreler orantılı olarak ortalama 400-500 saatten 100-150 saate düşürülür ve bu da önemli tasarruflara dönüşür. Elektrik tesisatçılarının iş yükü de azalır. Düşük maliyetler önemlidir, ancak cihazın yerinde düzgün çalışacağından emin olma hissi paha biçilemez.”
Sławomir Wachowski açıklıyor.

Dijital ikiz kullanarak fırın, fiziksel eşdeğeri oluşturulmadan çok önce kapsamlı bir şekilde test edilebilir.

Bulut modeli

Dijital ikiz kullanmanın bir diğer önemli yararı, nihai ürünün daha yüksek kalitesidir.

Dijital ikiz kullanmanın bir başka ilginç yönü de iş çıkarımlarıdır. Bulut tabanlı bir vakum fırını modeli, satış görevlilerinin cihazın performansını mevcut ve yeni müşterilere göstermesine olanak tanır. Diğer bir yenilikçi özellik, geliştirme ekibinin gelişmiş cihaz yönetimi çözümlerini test etme yeteneğidir. Bulut tabanlı model sayesinde artık test için fiziksel verilere ihtiyaç duymuyorlar. Gelecekte, Simcenter Amesim ayrıca SECO/WARWICK'in öğrenme makinelerinin gelişmiş matematiksel modellerini oluşturmasını sağlayacaktır.

“Amesim ile çalışarak enerji tüketimini, termal değişiklikleri ve dinamik gaz basıncı değişikliklerini ne kadar doğru bir şekilde modelleyebildiğimizi doğrulayabildik. Amesim'de, SIMIT'in bileşenleri olarak kullanabileceğimiz ve dijital dünyadaki gerçekliği daha doğru bir şekilde temsil edebileceğimiz daha doğru modeller yaratma konusunda büyük bir potansiyel görüyoruz.”
diyor Wojciech Piasny.

Siemens'ten Mariusz Waśkowicz'e göre, dijital ikiz sadece somut organizasyonel ve ekonomik faydalar sağlamakla kalmıyor, aynı zamanda otomasyon geliştirme yönünde bir değişime işaret ediyor ve hatta mevcut ve gelecekteki otomasyon uzmanlarının eğitimini de etkiliyor.

“Dijital ikizin kullanımı, örneğin makinenin çalıştırılması veya bakımından sorumlu olanlar için etkili bir eğitim sağlar. Bu, fiziksel nesneyle etkileşime girmeden önce cihazı veya tüm üretim hattını iyice anlamalarını ve böylece onu daha hızlı bir şekilde nasıl çalıştıracaklarını öğrenmelerini sağlar. Ayrıca işin belirli yönlerine dikkat edecekler ve potansiyel arızaların semptomlarını ve dolayısıyla hat kesintilerini daha hızlı bir şekilde belirleyecekler” diye açıklıyor Mariusz Waśkowicz.

Marek Melnarowicz ayrıca dijital ikizin otomasyon mesleğinin algılanması üzerindeki etkisine ve endüstriyel otomasyon uzmanlarının eğitimi için yeni yönlerin geliştirilmesine de dikkat çekiyor.

“Modelleme sayesinde PLC otomasyon dünyası BT'ye yaklaşıyor. Dijital ikizin gelişimi, fiziksel dünyanın artık bizi bağlamadığı ve gerçek dünya koşullarında uygulanmadan önce makine ve cihaz bileşenleri ve bunları kontrol eden yazılımlar üzerinde çalışabileceğimiz anlamına geliyor” diye açıklıyor Marek Melnarowicz.