攜手守護作業人員安全
在 Volkswagen 生產設施內，當工業機器人組裝乘用車輛時，作業人員安全至關重要。軟體錯誤可能導致嚴重事故及物料損失。虛擬調試有助於縮短實體調試所需的停機時間，但此過程約需六週。因此，Siemens 與 Volkswagen 著手於已完成的歐盟補助專案 Maya 中致力縮短所需時間。
生產線全速運轉
借助數位孿生，可更輕鬆地打造複雜系統的模擬模型。Volkswagen 與 Siemens 近期的一項聯合研究專案展示此方法如何提升生產線效率。
加速 Volkswagen 虛擬調試
靈活組合，打造全新模擬流程
現有的模擬模型建構於不同的領域專屬工具之上。透過 Maya 模擬框架，Volkswagen 如今能夠整合來自不同模擬器的模型。
協同模擬及驗證，確保先導專案成功
協同模擬模型將安全門、旋轉分度工作台及製造機器人的既有模型結合起來，形成一個虛擬尾門組裝系統。
降低虛擬調試成本
Volkswagen 近 70% 的使用者及先導測試人員確信，協同模擬將大幅降低虛擬調試成本。
從多個獨立模型邁向協同模擬
複雜系統，大量文件
安全門、旋轉分度工作台及機器人是尾門組裝所需的三個組件。機器人從旋轉分度工作台上拾取尾門，工作台會先將尾門傾斜至正確位置，再將其輸送至下一個工站。閉合的安全門保護工廠人員安全，但當新尾門放置於工作台時，必須將其開啟。
「像 VW 這樣的生產線非常複雜，」Siemens 研發單位 Corporate Technology (CT) 模擬專家 Veronika Brandstetter 表示，「個別組件可能是內部開發或外購產品。在多數情況下，紙本文件及開發文件已經存在，此外還有不同詳細程度、使用多種標記系統的模型。」
虛擬調試乃標準做法，卻耗時費力
虛擬調試對 VW 而言並非新鮮事：「在實際生產廠房甚至對個別新組件進行調試之前，我們總會執行虛擬調試」，Volkswagen 專案經理 Torben Meyer 解釋說。「也就是說，我們先使用系統的虛擬模型測試各項功能，以確保代價高昂的實體調試（需中斷工廠運作）能盡可能快速完成。」
生產線負責人必須預留約六週時間來進行生產線的虛擬調試。其中約三分之二的時間，是用於最初的虛擬調試模型建立階段。
「如果負責人員能夠使用維護良好的現有資料來源，建立此類模型的過程就可以變得更快速、更高效了」，Brandstetter 表示。
模組化系統的願景
逆向工程是一個費力且容易出錯的環節。在此，現有元件的行為模型透過從原始設計逆向追溯的方式重新建立。「負責虛擬調試的人員面臨一個費力且容易出錯的挑戰，即從多個部門的眾多不同同事處蒐集所有這些資料」，Brandstetter 表示。
理想願景是將模擬模型與相關資訊建置於資料庫中，使這些元件能快速組合，從而形成完整的虛擬系統。「我們已經有多個系統元件的資料庫元件」，Brandstetter 表示，「但對於外購產品而言，這仍是一個例外。目標是將數位測試孿生建立為標準做法」
整合匯聚
挑戰在於，如何將這些來源各異、詳細程度不一、環境迥異，且通常無法直接結合的數位元件整合為一個完整的虛擬系統。
這正是 Siemens 專家發揮所長之處：「當模擬模型建基於不同領域專屬工具時，難度特別大。在我們的研究專案中，我們專注於為這個問題找到解決方案」，Brandstetter 解釋道，「以尾門組裝為例，我們必須整合三個獨立環境（Process Simulate、Amesim 和 PLCSIM Advanced），分別用於模擬或仿真 3D 運動學」
啟動革命性先導計畫
「Maya 模擬協調器負責調度個別模擬器的工作流程，以建立一個綜合系統」，Brandstetter 表示。「類似方法在汽車開發領域早已存在，但應用於製造工廠的開發，就像我們為 VW 實施的先導專案，則是一個全新流程。」
尾門組裝的控制軟體透過協同模擬進行先導測試。三個元件的 3D 運動學行為及電氣行為雖已有可用模擬模型，但分別隸屬於不同模擬環境，且各有特定功能。在 Maya 模擬框架中，這些模型與控制軟體整合為一個虛擬尾門組裝系統，進而得以進行驗證。
展望未來
Volkswagen 的使用者及先導測試人員對這個範例印象深刻。近 70% 的人確信，協同模擬將大幅降低虛擬調試的成本。Volkswagen 的 Torben Meyer 也肯定地說：「我們認為，協同模擬在縮短生產線調試所需時間方面具有極大潛力。」
我們認為，協同模擬在縮短生產線調試所需時間方面具有極大潛力。