數位雙人數控安全

兩位來自 KU Leuven 的碩士學生為數控機床開發了一個即時防撞系統，作為他們的論文工作的一部分。這個有前途的解決方案使用 digital twin 來預測並自動防止生產期間機器碰撞，從而對成本控制、安全性和生產連續性的直接影響。

ASCO 自 1954 年以來一直是國際航空航天行業的知名。自 2022 年以來，這家比利時公司一直是蒙大拿航空航天集團的一部分，該公司在全球擁有約 6,000 名員工。ASCO 在比利時擁有約 1,100 名員工，其中包括位於扎芬特姆的四個工廠，開發和製造飛機翼和著陸裝置的複雜機械零件。這些元件是在西門子技術控制的最先進 CNC 機器上生產，精確度和可靠性至關重要。

碰撞：工業現實

在航空航天生產中，NC 程序在從 CAM 傳輸到機器之前，經常在數位 twin 中進行模擬。然而，碰撞的風險仍然存在。刀具長度的變化、工件零點偏差或輸入過程中的人為錯誤可能會導致加工過程中崩潰。後果非常重大，可能會對機器、工件或生產時間表造成損壞，導致成本達成千萬歐元。

ASCO 高級首席工程師 Mohamed El Hatri 表示：「在複雜的生產環境中，人為錯誤是不可避免的。「不正確輸入刀具長度或通過慢跑模式手動操作可能足以導致嚴重碰撞。因此，我們尋找了一種方法來積極管理這種風險，不僅在事前，而且在加工過程本身也是在加工過程中。在航空航天生產中，我們使用非常昂貴且複雜的數控機器。單獨的主軸在這樣的數控機器中的價格可以超過 10 萬歐元。儘管事先前進行了廣泛的模擬，但由於小變化或人為錯誤，仍然可能發生碰撞。我們希望不僅限制這種風險，而且在加工過程中積極控制它。」

兩秒前

這項具體挑戰成為西門子工業學院、航空航天加工學院和 ASCO 合作的起點，兩名 KU 魯汶碩士學生開發創新解決方案。該項目從 2023 年 10 月到 2024-2025 學年結束期間，專注於開發一個提前兩秒即時模擬加工過程的系統。首先，使用西門子 NX CAM 和 NX MCD 創建了機器的數字雙胞胎，它們與西門子 840D sl 機器控制器連續通信。如果系統偵測到潛在的碰撞，它會自動向機器發送停止信號，比任何操作員能夠干預的速度更快。該過程還使用西門子的數控編程、設計和模擬軟件包 SinuTrain 進行了測試。這種方法最終證明是最有效的。

兩秒規則的選擇是故意的。它兼顧了西門子控制器的極快反應時間和人為因素。如果操作員出現，模擬影像將注意力從螢幕轉移到實體安裝時，與機器的實際狀態緊密對齊。同時，該系統為自主或過夜運行的無人機器提供了重要的安全層。

儘管防碰撞系統目前尚未在生產中運作，但 ASCO 看到未來很明顯的機會。該解決方案解決了航太產業中一個廣泛的問題，其中許多機器並非最新一代，並且碰撞損壞會產生重大影響。

結合技術

為了開發，學生使用了廣泛的西門子軟件堆疊，包括 NX CAM，NX MCD，NX 開放，SinuTrain 以及 Brown Field 連接器閘道，可以整合舊機器。西門子 MC MTS 服務營運團隊負責人 Jan Vereecke 表示：「這個項目的優勢，也是挑戰在於這些西門子技術的可能結合。「通過直接連接 NX CAM/SinuTrain，數字 twin 和 840D sl 控制器，我們能夠實時模擬加工過程。這意味著 digital twin 不僅可以作為設計工具，而且在生產過程中也可以作為主動安全層。正是這種創新的方法，使該項目特別具有挑戰性，同時對學生非常有關：他們使用最先進的技術，並看到其結合如何解決具體的工業問題。」

西門子工業學院共同創作

該項目與西門子工業學院的理念完美符合，該理念重視真正的工業挑戰的共同創作。學生有機會在專業環境中工作，由學術專家和行業工程師的指導。對 ASCO 而言，增加價值超出純粹的技術結果。該計劃提供了空間來探索和評估創新技術，而不影響持續生產的情況下，同時建立寶貴的內部知識。

Mohamed El Hatri 表示：「這個項目完美地展示了我們與西門子和學術界的合作如何幫助我們展望未來。」「學生們帶來了新的視野，我們帶來了工業經驗，而在西門子工業學院內，我們可以在不影響我們持續的生產的情況下探索創新想法。通過共同開發第一個概念證明，我們可以建立知識，深入了解新技術，並可以逐步且周到的方式接觸創新。這項合作證實了產業、教育和技術合作夥伴如何彼此加強，並在航太行業共同建立更安全、更智能的生產。」

對於學生自己來說，該項目同樣有價值。「我們使用與真正的工業環境中相同的軟件和條件使用。這使該項目在技術上具有挑戰性，但也特別具有教育性。ASCO 和西門子的指導確保我們不斷思考實踐中的可行性和相關性，」碩士學生 Rohan Vits 總結道。