A berendezések és rendszerek éles bevezetés előtti tesztelésének a lehetősége a gyártók számára igen fontos versenyelőny. Jelenleg azonban nem minden ipari szereplő áll készen az ágazat digitális átalakulásának ezen szakaszára.
A virtuális világban zajló tesztelések és üzembehelyezések azonban igen összetettek. Tudjuk-e például mi a különbség a szimuláció és a digitális iker technológia között? – teszi fel a kérdést az Automation World-ön megjelent írás szerzője, majd példákkal alátámasztva részletesen elemzi a fogalmakat és az egymáshoz való viszonyukat.
A szimuláció egy magasabb formáját képviselő digitális ikrek például adatokat gyűjtenek, hogy ezekből pontos szimulációkat hozzanak létre.
Utóbbiak megjelenítik a működést, a lehetséges hibákat és a jövőbeni karbantartási problémákat a gyártóberendezésekben és egyéb ipari rendszerekben.
A legfontosabb különbség a digitális iker és a szimuláció között az, hogy a digitális iker a berendezésből származó élő adatbevitelt építi be a szimulációjába.
A digitális ikrek ezen aspektusa az oka annak, hogy a technológia igen gyorsan válhat a gyártók nélkülözhetetlen eszközévé. Egy bonyolult, költséges rendszer használat előtti futtatásának, tesztelésének és optimalizálásának képessége időt és pénzt takarít meg a beruházónak, valamint elkerülheti a meghibásodásokat, és egyéb károkat, beleértve az alkalmazottak sérüléseit.
Ezek a nagyobb különbségek
Bár koncepciójukban hasonlóak, a szimuláció és a digitális ikrek céljai különböznek egymástól. A szoftver alapú és gyakran oktatási célokra használt szimulációk egy folyamat vagy rendszer modelljeit használják, amelyek utánozzák a valós viselkedést.
A digitális ikreket viszont gyakran használják egy folyamat vagy rendszer teljes életciklusának valós idejű szimulálására a tervezési szakaszon, az üzemeltetésen, a változtatásokon és módosításokon, valamint az üzembe helyezésen és a leszerelésen keresztül.
„Az átfogó digitális ikerpár lehetővé teszi a gyártók számára, hogy a fizikai rendszer felépítése előtt validálják a rendszereiket a termelés minőségének javítása és az állásidő csökkentése érdekében” – idézi a cikk Josh Carlsont, a Siemens robotikáért és automatizálásáért felelős műszaki termékmenedzserét.
A szimuláció a digitális átalakulás alapvető eleme, és kritikus fontosságú a digitális iker képességeinek teljes körű kiaknázásához.
Az átfogó digitális ikerpár ennél sokkal több, ez egy olyan modell, amely a fizika, a viselkedés és a logikai modellezés révén jobban utánozza a valódit.
Figyelembe véve a technológiák közötti különbségeket és átfedéseket, a cikk felteszi a kérdést: hogyan válasszanak módszert az iparági szakemberek egy új vagy továbbfejlesztett folyamat üzembe helyezésére és/vagy tesztelésére?
A Siemens szakembere szerint ez a terjedelemtől és a haszontól függ. Egyes vállalkozások vagy piacok esetében, amelyek nem gyorsan változóak vagy túlságosan összetettek, megfelelő lehet a szimuláció is, ha egyszeri, vagy ha a változás nagyon hosszú ciklusokban történik.
Egy OEM-nek vagy integrátornak ugyanakkor inkább digitális ikerpárt ajánlott használni, ha a termék, a folyamatok és az erőforrások gyakran változnak.
A cikk által idézet másik szakember, Thomas Muth, a Dassault Systemes-Delmia stratégiai üzletfejlesztési igazgatója szerint számos digitális ikertípus létezik, de a legtöbb az alábbi három kategória valamelyikébe tartozik:
Üzem és erőforrás – ikrek, amelyek új vagy meglévő létesítmények tervezését és elrendezését szimulálják.
Termék és folyamat: ikrek, amelyek szimulálják a termelési műveleteket a bevált gyakorlatok érvényesítése érdekében, szimulálják a robotok és más műhelyi erőforrások működését, szimulálják a termékek és anyagok áramlását, valamint meghatározzák és validálják a folyamatterveket és a virtuális építményeket.
Ellátási lánc és műveletek: ikrek, amelyek az ellátási lánc minden aspektusát szimulálják, hogy optimalizálják az anyagok áramlását az üzembe és onnan.
A használatban élen jár az autóipar
Bár a digitális ikrek már évek óta használatban vannak, az iparág digitális átalakulása nyomán a digitális ikrek használata egyre gyorsabban terjed. Az autóipari OEM-ek, az integrátorok és a gyártók vezető szerepet töltenek be a digitális ikrek gyártásban és virtuális üzembe helyezésben történő használatában.
A digitális ikrek segíthetnek kiértékelni a meglévő berendezések frissítéseit, megtervezni az új gyártósort, és érvényesíteni tudják a változtatásokat, mielőtt a tételeket gyártásba bocsátanák.
Minden iparág számára előnyökkel jár, ha digitális ikertechnológiát alkalmaz, de a szakemberek a legjelentősebb előnyöket az összetett termékeket előállító vállalkozásoknál, valamint a gyorsan növekvő és változó iparágakban működő vállalatoknál látják.
Hol tartunk ezen technológiák hazai használatában?
Magyarországon is vannak már példák a digitális iker, a szimuláció, vagy a virtuális üzembe helyezés gyakorlati hasznosítására. Nem meglepő módon, ebben nálunk is az autóipar szereplői járnak az élen.
„A csapatunk az autóiparban valósít meg széles körű projekteket. Vannak köztük olyanok, ahol komplett fővállalkozásban egy teljes gyártósort is építünk, és vannak olyan projektek is, ahol a villamos, illetve automatizálási részt visszük” – mondja Horváth Iván, a Siemens Zrt. Factory Automation csoport vezetője.
A szakértő az iparági trendek kapcsán kiemeli, hogy a vásárlói szokások megváltozása miatt felgyorsult az új autók bevezetése, egyre több típus van, egyre gyakoribbak a váltások.
Emiatt az autógyárak is azt igénylik, hogy egy adott soron ne csak egy-két típust gyárthassanak a szériában, illetve minél rugalmasabbak legyenek a szerelősorok. Így egymást követően több típus is összeszerelése is megoldható.
Régen jóval több idő jutott egy-egy projektben a helyszíni kivitelezésre, a tervezési időszakra. Ma egyre nagyobb nyomás az autógyártók részéről, hogy a projektek rövidebb határidővel, rövidebb átépítési időszakkal valósuljanak meg.
Az első hazai éles projektek
A választ a technológia felgyorsult fejlődésében lehet keresni, legyen szó itt a digitális ikrekről, szimulációról, vagy a virtuális üzembe helyezésről.
„Magyarországon most jutottunk el oda, hogy már vannak olyan projektjeink, ahol az autóipari ügyfél elvárja, hogy legyen bennük digitális iker vagy virtuális üzembe helyezés” – mondja a szakember.
Ez önmagában ugyanakkor még nem elég a sikerhez, hiszen előfordulhat, hogy egy gyárban párhuzamosan több hasonló projekt is fut más-más beszállítóval, ezért fontos az is, hogy ezeket a modelleket össze is lehessen kapcsolni, egy komplett gyártócsarnoki modellt képezve.
A Magyarországon jelenleg is épülő autógyárakban olyan digitális ikrekre vagy olyan virtuális modellekre van már igény, amelyek a termelés indulására már képesek a virtuális és a valódi gyártást összekapcsolni.
Az ilyen digitális modellekre már most is vannak élő példák, mint szekvenciálisan működő szerelőkeret cserélő berendezés, ahol a változó sorrendben érkező, eltérő karosszériákhoz szükséges, különböző szerelőkereteket változó sorrendben használnak fel.
Ebben a rendszerben a piaci igénytől függően, folyamatosan akár napi szinten vagy óránként is változik a gyártási sorrend.
„Mindezeket a termelési sorrend változásokat előre le tudjuk tesztelni a virtuális üzembe helyezés során, vagy digitális iker elkészítésével. Nagy számú tesztet tudunk lefuttatni, ezzel az adott szekvenciákhoz igazodni és az esetleges hibalehetőségeket előre kiszűrni.
Legutóbb egy 60 méteres komplex gyártósort két hét alatt telepítettünk át és helyeztünk üzembe a helyszínen. Ez annak volt köszönhető, hogy előtte gyártósor modulos rendszerben egy külön csarnokban összeszereltük és az erre írt programot egy virtuális modellben leteszteltük” – mutat rá a lehetőségekre Horváth Iván.
Egységes modellek és a folyamatos aktualizálás a kulcskérdés
A különböző cégek által előállított modellek csak akkor köthetők össze, ha azonos platformon készültek vagy megvan az átjárás közöttük. Enélkül nem lehet komplex rendszerről, digitális ikerről beszélni.
Nagyon fontos még, hogy a modellek folyamatos aktualizálásról is gondoskodni kell. Minden egyes gyártósoron vannak ugyanis rendszeres módosítások, átépítések, aminek a modellben történő aktualizálására is figyelni kell. Az ehhez szükséges kapacitást is biztosítani kell.
„Ez egy kritikus pont, mert ha elavulnak a modellek, akkor utána hiába futtatunk egy tesztet a digitális ikerben, ha közben a gyártósor megváltozott, átépítették, akkor a valóságban már más eredményt kaphatunk, mint a modellben látunk” – emeli ki a szakember.
Hozzáteszi: ebbe invesztálnia kell a nagy cégeknek is, hogy rendelkezzenek mérnökcsapattal, amely mind a karbantartással, mind az IT-vel egyeztetve folyamatosan aktualizált modellt tart fenn.
