Цифровизация и её применение вызывают жаркие дискуссии в интернете.
Про то, что такое цифровизации, сделано много публикаций, которые без труда можно найти в интернете. В этой статье представлены основные моменты, буквально по одному примеру, применения цифровизации и входящих в это понятие технологий именно для производства. Полезные ссылки на публикации про цифровые двойники, Индустрию 4.0 и другие, связанные с этой статьёй, материалы можно найти в конце статьи.
По существу цифровизация встраивает информационные технологии во все этапы жизненного цикла производственных систем, создавая новые возможности и снижая издержки.
Как цифровизация может помочь в выборе наиболее эффективной концепции оборудования?
Задачи на этом этапе.
- Какая кинематическая система будет оптимальной?
- Какие производственные модули потребуются?
- Могу ли я использовать цифровой двойник для разработки концепции, а также на следующих этапах для CAD?
"Mechatronic Concept Designer" – оценка производительности на этапе разработки производственной машины
Разработка модели устройства
Цифровой двойник
- Определение производственных модулей
- Определение кинематики
- Предварительное конструирование
- Планирование разработки
- Профили движения
- Моделирование кинематической системы
При этом мы ещё не делаем производственную машину в металле, но в результате моделирования имеем возможность получить представление о её производительности и проверить концепцию построения производственной линии.
Небольшой пример:
Компания Bausch + Ströbel, производящая упаковочные машины, отметила значительное повышение эффективности за счет использования цифрового двойника
Цифровой двойник упаковочной машины для фармацевтической промышленности
Цифровой двойник
- Разработка концепции дозировочной машины для инъекций с помощью NX MCD
- Дальнейшее использование цифрового двойника для NX CAD вплоть до виртуального ввода в эксплуатацию
В результате использования цифрового двойника:
- Ускоренная разработка за счет предварительной проверки концепции
- Увеличение гибкости и производительности за счет выбора оптимальной кинематики и процессов
- Уменьшение объемов проектирования
Как выглядит моделирование дозирующего узла этой машины.
Как цифровизация может способствовать дальнейшему увеличению эффективности при проектировании и программировании техники автоматизации?
Задачи инженеров-разработчиков и программистов
- Какие контроллеры и приводы можно/нужно использовать?
- Как быстро создать эффективную программу перемещения и электроавтоматики?
- Позволяет ли эффективная модульная структура программы PLC повторно использовать ее для идентичного оборудования?
Что предлагается в этой сфере... Например, TIA-Portal/
TIA-Portal это уже не просто инжиниринговое ПО или даже интегрированный инженерный пакет ПО. По существу сейчас, благодаря новым функциям, TIA-Portal это уже цифровая платформа для инжиниринга с высоким уровнем интеграции.
Новые функции
- Бесшовное движение данных
- Интерфейс AML* с ECAD
- Интерфейс с Teamcenter
- Объектно-ориентированное программирование (например, для систем управления перемещения SIMOTION)
- Система модулей оборудования с генератором проектов и MAC** на базе TIA Portal Openness
*AML - язык разметки автоматизации AutomationML
**MAC - Modular Application Creator. MAC - помогает создавать программы PLC для оборудования на основе готовых протестированных модулей (частей) программ, что, в свою очередь, позволяет максимально полно использовать наработанный опыт при создании оборудования. По сути программа PLC может быть сгенерирована автоматически.
Еще пример, часть TIA Portal SIMOTION SCOUT EasyProject – обеспечивает объектно-ориентированное программирование и представляет будущую программу в виде наглядных блоков.
Компания KHS использует модульное программирование для быстрого создания программ упаковочных линий
Используют:
- Проектирование на базе модульного программирования
- ПО Scout EasyProject с отдельными программными компонентами для создания программного обеспечения производственного оборудования
В результате
- Более быстрая разработка и ввод в эксплуатацию
- Улучшение качества программирования
- Сокращение числа ошибок
Как цифровизация может стать основой для правильного и быстрого ввода в эксплуатацию?
Задачи на этом этапе
- Как обеспечить правильное взаимодействие всех компонентов (механика, электрика, ПО)?
- Как обеспечить максимальную надежность и исключить функциональные нарушения, например, столкновения?
- Можно ли оптимизировать функции перемещения и программу PLC для дальнейшего увеличения производительности?
Цифровой двойник производственной машины как комбинация различных программных моделей
Физическая/кинематическая модель для механических компонентов
Электрическая и динамическая модель для проверки поведения компонентов и периферии (например, ПО SIMIT)
Модель автоматизации для проверки логики работы программы PLC и визуализация работы (например, ПО PLCSIM Advanced)
Пример цифрового двойника линии по производству дверей MAKA Systems в Mechatronics Concept Designer (MCD)
Почему решили использовать?
Произошел серьёзный срыв прогнозируемых сроков поставки оборудования, точнее последовательная разработка и отладка машины с различными конфигурациями приводили к срыву контракта.
Что решили применить?
Цифровой двойник для виртуального ввода в эксплуатацию с MCD, SIMIT и данными заказчика (CAD через STEP, конфигурация оборудования S7)
В результате:
Отладка программа работы оборудования и необходимое тестирования стало производится параллельно с изготовлением производственной линии.
- Значительное сокращение времени ввода в эксплуатацию реальной машины (-85%, общее сокращение сроков достигло 5 недель)
- Проблемные места на машине обнаруживались и устранялись еще до реального ввода в эксплуатацию
- Стало возможным уложиться в нужные заказчику сроки поставки, что изначально считалось невозможным
Как цифровизация изменяет сферу сервиса?
Задачи по ремонту и техническому обслуживанию
- Как обеспечить надежную и продуктивную работу оборудования у заказчика?
- Можно ли реализовать такую надежность в глобальном масштабе, если, например, больше 50% нашего оборудования идет на экспорт?
- Можно ли использовать интернет вещей (IoT) для мониторинга состояния (Condition Monitoring) и возможности применения предиктивного обслуживания или обслуживания по состоянию для ТОиР?
И здесь можно рассмотреть использование данных и опыта – MindSphere
Здесь можно рассмотреть набор приложений SIMATIC MindApps для мониторинга и оптимизации производительности и энергопотребления оборудования, расположенного по всему миру.
- SIMATIC Performance Insight - раскрытие потенциала оптимизации для машин и установок по всему миру путем расчета и визуализации KPI
- SIMATIC Notifier - уведомления о важных событиях по локациям во всем мире – в том числе и на смартфоны сотрудников
- SIMATIC Machine Monitor - оптимизация сервисного обслуживания и эксплуатационной готовности оборудования на основе мониторинга рабочего состояния, интервалов ТО и аппаратных прерываний
- SIMATIC Machine Insight - отслеживание состояния оборудования благодаря универсальному доступу к диагностической информации CPU и приводных систем пользователя, а также показателям эффективности и обнаружению отказов
- SIMATIC Energy Manager - увеличение прозрачности потребления и расходов на энергию и анализ энергетических KPI для разработки мер по повышению эффективности
В качестве примера, немного о SIMATIC Machine Monitor
Целью приложения Machine Monitor является повышение качества сервисного обслуживания оборудования и переход на новые бизнес-модели обслуживания для OEM - производителей.
Приложение предоставляет подробную информацию о
- производительности (KPI)
- состоянии ТО
- эксплуатационной готовности
- аварийных сообщениях
- количестве изготовленных продуктов
Монитор обслуживания также позволяет следить за сервисными интервалами оборудования из любой точки мира.
- Свободно настраиваемые, соответствующие компонентам оборудования, элементы обслуживания
- Индивидуальный выбор нумерации, названий и порогов предупреждения для отдельных элементов
- Приложение Notifier App, сигнализирующее о достижении порогов предупреждения путем демонстрации уведомлений с цветовой дифференциацией
Что же даёт цифровизация - увеличение производительности и функциональную надежность при одновременном сокращение затрат времени и ресурсов. Вроде всё тоже самое, что и раньше, но на новом уровне и лучше...
Полезные ссылки
Цифровые двойники и виртуальный ввод оборудования в эксплуатацию с доступными примерами
Цифровая экосистема для среднего и малого бизнеса от Siemens
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга.
Организация управления инженерными данными с помощью Teamcenter
#siemens #siemensdvn #цифровые двойники #adventory
При подготовке публикации использовались материалы и изображения SIEMENS AG
<-