共同保障员工安全
在大众汽车生产基地中，工业机器人承担着乘用车的装配任务，员工安全至关重要。软件错误可能引发严重事故并造成物料损失。虚拟调试有助于减少实际调试所需的停机时间，但通常仍需约六周时间。因此，在欧盟资助项目 Maya 框架下，Siemens 与大众汽车着手进一步缩短这一周期。
生产线全速运转
数字孪生技术使复杂系统仿真模型的构建更加便捷。大众汽车与 Siemens 近期的联合研究项目表明，这一方法能够有效提升生产线效率。
加速大众汽车的虚拟调试
灵活组合，打造全新仿真流程
现有仿真模型基于不同的专业工具构建。借助 Maya 仿真框架，大众汽车如今可以将来自不同仿真器的模型进行集成。
协同仿真与验证，确保试点成功
协同仿真模型将安全门、旋转分度台以及制造机器人等现有模型整合在一起，构建出虚拟尾门装配系统。
降低虚拟调试成本
在大众汽车，近 70% 的用户和试点测试人员认为，协同仿真将显著降低虚拟调试成本。
从多个独立模型到协同仿真
复杂系统与海量文档
安全门、旋转分度台和机器人是尾门装配的三个关键组成部分。机器人从旋转分度台上抓取尾门，分度台先将其调整至正确位置，然后输送至下一工位。关闭的安全门用于保护车间人员，而在放置新的尾门时则必须打开。
Siemens 研发部门企业技术 (CT) 的仿真专家 Veronika Brandstetter 表示：“像大众这样的生产线极其复杂。各个组件既可能是内部开发，也可能是外购产品。在大多数情况下，相关文档和开发资料已经存在，同时还包含不同精度层级、采用不同建模方式的模型。”
虚拟调试已成标准，但耗时较长
对于大众汽车而言，虚拟调试早已成为常规流程。“在对实际生产线甚至单个新部件进行调试之前，我们始终会先进行虚拟调试，”大众项目经理Torben Meyer解释道，“也就是说，我们先通过系统的虚拟模型进行功能测试，从而确保涉及高成本停线的实际调试能够尽可能快速完成。”
生产负责人通常需要为一条生产线的虚拟调试预留约六周时间，其中约三分之二用于构建虚拟调试模型。
Brandstetter 指出：“如果能够充分利用已有且维护良好的资源，模型构建过程将显著提速并提高效率。”
模块化系统的愿景
逆向工程是一个劳动密集且容易出错的环节，其过程是通过对原始组件进行反向分析，重建其行为模型。Brandstetter 表示：“虚拟调试负责人需要从多个部门的不同人员处收集大量资料，这一过程既繁琐又容易出错。”
理想状态是将仿真模型及相关信息统一存储在模型库中，从而能够快速调用并组合，构建完整的虚拟系统。“我们已经为许多系统组件建立了模型库，”Brandstetter 补充道，“但对于外购产品，这仍然较为少见。我们的目标是将‘数字测试孪生’确立为行业标准。”
整合一切
挑战在于，如何将这些来源多样、细节层级不同、所处环境各异且通常无法直接兼容的数字组件整合为一个完整的虚拟系统。
Siemens 专家在此发挥关键作用：“当仿真模型基于不同的专业工具时，这一问题尤为复杂。我们的研究项目正是致力于解决这一挑战，”Brandstetter 解释道，“以尾门装配为例，我们需要整合三个不同环境（Process Simulate、Amesim 和 PLCSIM Advanced），分别用于仿真或模拟三维运动学行为等。”
启动创新性试点项目
Brandstetter 表示：“Maya 仿真协调器负责统一调度各个仿真器的工作流程，从而构建一个完整的系统。类似的方法此前已应用于汽车开发领域，但在制造工厂开发中（例如我们为大众开展的试点项目）尚属全新实践。”
尾门装配控制软件通过协同仿真进行了验证。此前已具备三个组件在三维运动学和电气行为方面的仿真模型，但它们分别基于不同仿真环境并具有特定特性。在 Maya 仿真框架中，这些模型与控制软件被整合，形成虚拟尾门装配系统，并完成验证。
展望未来
该案例给大众汽车的用户及试点测试人员留下了深刻印象。近 70% 的受访者认为，协同仿真将大幅降低虚拟调试成本。大众项目经理 Torben Meyer 同样表示：“我们认为，协同仿真在缩短生产线调试周期方面具有巨大潜力。”
我们认为，协同仿真在缩短生产线调试时间方面具有巨大潜力。