hirdetés
hirdetés

Digitális iker a gyártásban

Nincs szükség több töréstesztre!

A digitális ikerrel akár arra is képesek lehetünk, hogy pontos eredménnyel előre jelezzük egy törésteszt eredményét. A Siemens szakemberével beszélgettünk arról, hogy miként épül fel a digitális iker, és bemutatunk egy globális együttműködést, amelyben két cégóriás vesz részt a digital twin megoldások biztosítása érdekében.

hirdetés

Gyártástervezés során a fő kérdés, hogy mit, mikor, hogyan és mennyit gyártsunk. Rengeteg kihívásra választ fogunk kapni, ha digitálisan le tudjuk modellezni a gyártást, a pontos gyártási környezetet, és megvannak a visszajelzési adatok. Ha ezt a feladatot rábízzuk egy szoftverre, jelentős megtakarítást érhetünk el. A digitális gyártásnak három szintjét különböztetjük meg: az első a CAD-modell, ez a rendszer virtuális reprezentációja; a második a digitális árnyék, amikor már valós idejű adatokkal töltjük fel a rendszereket, ekkor már szimulációs elemzésekhez is tudjuk az adatokat használni; és végül létrejön a digitálisiker-modell, amikor már megvan a valós és digitális visszacsatolás is a rendszerek között, a modell tanulni fog az adatokból, vagy akár más gépekből érkező információkat is fel tud dolgozni, és bele is tud avatkozni a folyamatokba.

Ikerszülés helyett

Jeranek Tamás
Jeranek Tamás
A digitális iker egy eszköz, amely egy alrendszer vagy egy rendszer teljes és működőképes virtuális ábrázolására képes, egyesíti a berendezés felépítésének digitális szempontjait (PLM-adatok, tervezési modellek, gyártási adatok), a működtetés és karbantartás valós idejű aspektusait. A digitális iker lehetővé teszi a szimulációt, a diagnosztikát és az előrejelzést a termelésben és a gyártásban. „A digitális iker egy komplex folyamat eredménye, amelynek az első lépcsője az elektronikus tervezés, amely rendszerint CAD-es rendszeren alapszik. Ezek a CAD-es rendszerek lettek továbbfejlesztve a digitális iker megalapozásához, ahol már nemcsak a terméket, hanem a gyártósort is meg tudják tervezni, ahol a terméket gyártják le, és ezeket külön-külön és együtt is tudják szimulálni, 3D-s környezetben. Ez gyakorlatilag olyan virtuális felület, ahol különösebb extra invesztíció nélkül le lehet gyártani a termékeket, egyúttal tesztelve a gyártósort, így óriási költséget megspórolva” – foglalta össze a Siemens Zrt. Digital Factory divízió vezetője, Jeránek Tamás. 

A szimuláció az, ami most igazán a nagy újdonság a korábbi CAD-es tervezésekhez képest. Ez a digitális iker alapja is, hogy egy virtuális környezetben a komplett termék gyártási folyamata szimulálható. „A valósághoz képest a digitális ikerpár két tagja nem egyszerre jön a világra, hanem először virtuális környezetben készítjük el a terveket, a koncepciót, majd ezt képezzük le a valóságban, amellyel a digitális ikerpár már összekapcsolódik. Ettől kezdve a virtuális világ interakcióba lép a valódi gyártósorral, és ami a valóságban történik, azt azonnal le tudjuk követni digitálisan. Amit pedig virtuálisan módosítunk, azt a valóságban tudjuk gyorsan leképezni.”

Nem kell prototípus 

A mai modern gyártástechnológia, a szoftveres tervezés és virtualizáció nélkül egy komoly vállalat nem készülhet a jövőre, de még a jelenben sem tud versenyben maradni.

Aki gyárt, az terméket akar a piacra vinni, és nem mindegy, hogy ezt a terméket három évig vagy esetleg három hónapig fejleszti csupán. A mostani igények három év múlva már teljesen más környezetet alakítanak ki. „A prototípus-tervezés, -gyártás nagyon sok idő és pénz. Ha ezt a virtuális környezetben meg tudjuk tervezni, a termék hamarabb piacra jut, hamarabb kezd el bevételt termelni, hamarabb lesz nyereség, és hosszabb ideig marad a piacon, mert a versenytársakhoz képest is sokkal tovább meg tudja őrizni versenyelőnyét.”

Építsünk digitális ikerpárokat!

A mai termék- és gyártástervezés minden esetben virtuális környezetből indul ki. „A tervezőmérnök a számítógép mellett kezd dolgozni, innen indul a digitális ikerpár is. Nem baj, ha többféle elképzelésünk van a tervezés során, hiszen a virtuális környezet lehetőséget ad arra, hogy ezeket kipróbáljuk anélkül, hogy legyártanánk egyik vagy másik opciót, rengeteg időt és pénzt megtakarítva. Már az alap tervezésben is többféle konfigurációt le tudunk futtatni. A gyártósor virtuális megtervezését követően magát a gyártási folyamatot is megtervezzük virtuálisan, 3D-s vizualizációban körbe tudjuk járni, le tudjuk képezi az infrastruktúrát, a kezelőszemélyzetet, tehát teljesen komplett virtuális folyamatot tudunk megjeleníteni” – mutatta be a digitális iker megalapozását Jeránek Tamás.

Kódokat adnak a gépek mellé

Ha a termék és gyártósor tervezése és szimulációja összeállt, elkezdődhet a valós gyártófolyamat kivitelezése.

A Siemens egyedülálló abban, hogy nemcsak a terméket és a gyártósort tudja megtervezni, szimulálni, hanem generálni tudja a PLC-kódokat, melyek azokba a PLC-kbe (vezérlőkészülékekbe) kerülnek, amelyek a gyártósort irányítják. Ezzel is sok energia és pénz takarítható meg, mert a gyártósor telepítésénél nem kell – vagy nem olyan mértékben kell – programozó szakembereket alkalmazni. A tervet, amit előtte virtuálisan megalkottak, nem kell beprogramozni, hanem ez is teljesen automatikus folyamattá válik, amivel nagyon sok programozói hiba kiszűrhető, sokkal hatékonyabb, gyorsabb a gyártósor telepítése, üzembe helyezése és elindítása. „A digitális iker és a gyártósor együttműködését egy bármilyen, az iparban használatos kommunikációs felületen nyomon tudjuk követni. A monitor ugyanazt a szimulációt mutatja, amely a valóságban a gyártásban zajlik.” A Siemens PLM-szoftvercsalád tartalmazza a tervező- és a szimulációs programokat, ezekben olyan opciók vannak, amelyek alkalmasak a PLC-kódok generálására. Ezzel a szoftvercsomaggal – azon túl, hogy kábelen vagy Wi-Fi-n keresztül kapcsolódunk a gyártósorhoz az éppen alkalmazott ipari kommunikációs protokoll alapján (pl. Etherneten) – más feladatunk nincsen.

A szoftverportfólióval a termék és a gyártósor tervezése mellett külön-külön az alkatrészeket is tudjuk szimulálni. „Akár egy autó karosszériájának a töréstesztje is elvégezhető szoftveresen, sőt a megépített jármű útstabilitására is megvannak a megfelelő szimulációk. Ha elkészül az autó, nagy eséllyel azon a szinten fog átmenni a törésteszten, amit elterveztünk.”Ezzel a Siemens biztosítja azokat a módszereket, amelyekkel a végfelhasználók jelentős mértékben javíthatják termelésük rugalmasságát és hatékonyságát, drasztikusan csökkenthetik mérnöki inputjaikat és a termékeik piacra kerülési idejét, valamint konszolidálhatják és bővíthetik versenyképességüket a globális piacon folyamataik digitalizálásával. A felhasználók számára kínált digitalizációs portfólió a teljes értékláncot felöleli a terméktervezéstől és gyártástervezéstől a mérnöki munkán át egészen a tényleges gyártásig és a digitális szolgáltatásokig. Ezzel a holisztikus megközelítéssel a Siemens képes megtervezni a szerszámgép-felhasználó valódi folyamatláncát (digitális iker) a virtuális világban is.

A digitális iker is adatot eszik

A digitális iker kulcsa az, hogy a megvalósult és a már működő gyártásról is kapjunk adatokat. Látni akarjuk, hogy mit lehet javítani, fejleszteni, és ezt gyorsan el is lehet végezni a virtuális ikerpárban, a már meglévő termelésre alapozva.

A megvalósult gyártási folyamatból bármilyen adat felhasználható, amit mérünk, értékelünk a PLC-ben. „A big data egy veszélyes kifejezés, mert nem sok adatot szeretnénk gyűjteni, hanem okosadatot (smart data), de attól kezdve, hogy digitális ikerről beszélünk, nagyon jól előre tervezhetők, megvalósíthatók és gyűjthetők ezek az adatok. Egy meglévő gyártósor visszafejtése is lehetséges, még akkor is, ha tíz-húsz éves gépekről van szó. Ezekre utólag lehet olyan érzékelőket, szenzorokat és alkalmazásokat telepíteni, amelyek gyűjtik az adatokat, akár az energiafelhasználásra, a minőségre vagy a darabszámra vonatkozóan. Itt már képbe jön a gyártás mellett a karbantartás is, hiszen adatalapon nagyon jó előrejelzéseket lehet adni az esetleges gépi meghibásodásokkal kapcsolatban is” – hangsúlyozta az adatok hasznosságát a Siemens szakembere.

„A Siemensnek van olyan gyártósora saját termelésében, amely figyeli az épp gyártott termékeknek a fogyását. Ha bizonyos termékekből megnő az igény, akkor a gyártósor úgy optimalizál, hogy egyes termékek gyártását hátrébb, amiből nagyobb fogyás van, előre sorolja, és önmagától végez egy termékváltást a gyártósoron, gyártásvezetői beavatkozás nélkül.

Az épületeknek is lehet ikerpárjuk 

Múlt hónap végén jelentett be az ABB és a Dassault Systèmes egy globális együttműködést, amelynek a fókuszában szintén a digitális iker áll. A két nagyvállalat egy olyan szoftvert kínál, amely a termékek teljes életciklusát kezeli, és az összes gyártás során használt eszközt felügyeli. Ezzel az iparvállalatok növelhetik a termékek életciklusát, gyorsabban tudnak alkalmazkodni a változékony rendelésekhez, rugalmasabbak és termelékenyebbek lehetnek.

Az ABB AbilityTM 2017-ben forgalomba hozott platform több mint 210 digitális megoldást nyújt az ipari folyamatok tervezéséhez, kiépítéséhez, valamint kisebb költségek mellett nagyobb termelékenységet és biztonságot garantáló működtetéséhez. A Dassault Systèmes 3DEXPERIENCE platformja digitális folytonosságot biztosít a termék koncepciófázisától a gyártásán át az értékesítésig és fordítva. 

A platform 3D-alkalmazásait integráló ipari vállalatok olyan digitális ikreket hozhatnak létre, amelyek átfogják a vállalat teljes ökoszisztémájára vonatkozó, elemzett adatokat és szakismeretet, képesek mérni, értékelni és előre jelezni az ipari eszköz vagy létesítmény teljesítményét, és segítenek optimalizálni annak működését. Többlépcsős megközelítést alkalmazva a gyárautomatizálásra, a robotikára, a feldolgozóipari folyamatok automatizálására és az okosépületekhez fejlesztett villamosítási megoldásokra fókuszálnak majd.

Az ipar új fénykorában a platformokra alapozott megközelítés lehetővé teszi a valós és a virtuális világ számára, hogy egymásnak információkat szolgáltassanak, és egymást kölcsönösen erősítsék – mondta Bernard Charlès, a Dassault Systèmes elnök-vezérigazgatója.

A digitális iker használata zökkenőmentes munkafolyamatot tesz lehetővé az épületek tervezése, technologizálása és üzemeltetése, valamint az összekapcsolt, fenntartható közlekedési megoldások során is.

Trapp Henci
a szerző cikkei

hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
Cikk[239240] galéria
hirdetés
hirdetés
hirdetés
hirdetés