Innovatieve machinebouwers gebruiken 20 procent minder prototypes en anderen kunnen hun machines minder energie laten verbruiken, maar toch 60 procent meer productie per uur draaien. Het zijn concrete voordelen van systeemsimulatie en systeemengineering in industrial machinery, maar toch loopt deze sector nog niet massaal warm voor deze vorm van 1D-simulatie. Waarom duurt het langer voordat ook deze sector de vruchten plukt van deze simulatietechniek?
Systeemsimulatie maakt het mogelijk dat in een vroeg stadium al kan worden onderzocht wat de beste systeemconfiguratie is en met welke componenten (en parameters van deze componenten) het systeem kan voldoen aan de gestelde eisen. Sneller in het proces beter inzicht krijgen in de prestaties is broodnodig in een tijd waarin machines steeds complexer worden en waarin steeds minder marge voor fouten is. Machinebouwers krijgen steeds hogere eisen van eindgebruikers, de wetgeving wordt steeds strenger en de concurrentie wordt sterker. Daarnaast worden machines zelf ook steeds complexer, wat blijkt uit de hoeveelheid verschillende componenten in de machine: meer onderdelen, meer materialen en veel meer software.
Een ander eindproduct met een traditioneel engineeringproces
Wat eerst een machine was met software, is in verhouding nu veel meer software met een machine. Het eindproduct is dus wezenlijk anders, maar wordt nog steeds ontwikkeld met hetzelfde engineeringsproces. Vaak wordt eerst de mechanica gemaakt, waarbij wordt vastgelegd hoe de machine en onderdelen eruit komen te zien. Dan worden allerlei actuatoren (hydraulisch, elektrisch en pneumatisch) in de machine gezet om in beweging te kunnen komen. Pas als laatste wordt de controle (zoals PLC-code) geschreven die zorgt dat alles op de juiste manier beweegt. Het is vreemd dat dit pas op het einde gebeurt, terwijl de rest al vastligt en engineers dus laat in het proces pas starten met het maken van een belangrijk onderdeel binnen de gehele machine.
Dat is waar systeemsimulatie of 1D-simulatie uitkomst biedt: een manier van simuleren waarmee je alle systemen op basis van parameters doorrekent, zonder dat er geometrie of een 3D-model aan te pas komt. Dat betekent dat je al vroeg in de ontwikkelingsfase kunt modelleren en onderzoeken of alle onderdelen binnen het systeem juist op elkaar aansluiten en goed met elkaar integreren. Hierdoor krijg je al snel zicht of bepaalde prestaties zoals energieverbruik, snelheid en nauwkeurigheid binnen de gestelde eisen vallen.
Een stap-voor-stap-benadering met steeds meer detail
Engineers kunnen in het begin van de ontwikkelfase het volledige systeem al ontwikkelen. De afzonderlijke domeinen worden op hetzelfde niveau, parallel aan elkaar ontwikkeld: als één domein in de conceptfase zit, geldt dat ook voor de andere domeinen. Zo kunnen engineers stap-voor-stap modelleren en steeds meer details toevoegen.
Het is dus niet nodig om meteen de hele machine te ontwikkelen, maar engineers hebben wel snel een beeld of het concept/systeem de eisen gaat halen en wat het risico is. De ontwikkeling van de machines loopt daardoor ook sneller, want er zijn minder stappen terug in het ontwikkelproces nodig om 'fouten' te herstellen; deze heeft de engineer immers al vooraf ontdekt en opgelost. Zo wordt de machine niet alleen sneller ontwikkeld, maar wordt die ook geoptimaliseerd op het gebied van energieverbruik en productiviteit.
Sneller, beter en goedkoper
Hoewel de aerospace en automotive voorlopen qua simulatie en system-engineering, kijken ook andere sectoren steeds vaker mee. De uitdagingen zijn regelmatig hetzelfde en dat is waarom de sector industrial machinery zich hier steeds meer voor openstelt. Juist omdat machines en de markt steeds complexer worden, is het voor iedere innovatieve machinebouwer verstandig om deze simulatiemethode te implementeren: welke machinebouwer wil er nu niet investeren om machines sneller, beter en goedkoper te ontwikkelen?
