BenThor využívá digitálních dvojčat k virtuálnímu ověření strojů a výrobních linek

Ve virtuálním zprovoznění je budoucnost

Trendy ve výrobním průmyslu jsou jasné: zrychlení vývoje novinek, co nejrychlejší zahájení výroby, růst flexibility a variability výroby, snižování nákladů, a to vše za současného zvyšování kvality. Z toho plynou šibeniční termíny pro inženýrské a technologické firmy, obrovský stres a nulová tolerance chyb při oživování strojů. S tímto se umí dobře vypořádat ve společnosti BenThor automation. Čas, peníze i nervy všech zúčastněných tu šetří díky virtuálnímu zprovoznění digitálních dvojčat strojů a výrobních linek. K tomu používají softwary TIA Portal, PLC Sim Advanced, Process Simulate a Process Designer od Siemens. Uvědomili si totiž, že ve virtuálním zprovoznění je budoucnost celého výrobního průmyslu a brzy se stane standardem.

Využití digitálních dvojčat

Virtuální zprovoznění digitálního dvojčete strojního zařízení znamená počítačově simulovat chování jeho 3D modelu. Vlastnosti modelu jsou přitom zcela totožné s reálným strojem, včetně kinematiky, PLC programu a komunikace s řídicím systémem.

Tento postup dovoluje inženýrské firmě naprogramovat řídicí systém a ovládací obrazovky stroje či výrobní linky předem a všechny jeho funkce bez jakéhokoliv rizika vyzkoušet a odladit. To lze jinak jen těžko provést: při instalaci nových prvků do výrobních linek, jejich zapojení, odzkoušení a předání zákazníkovi je čas velmi drahý, a proto se pracuje s minimálními rezervami. Zkoušet funkčnost navržených řešení až při instalaci představuje obrovské riziko. Časový tlak navíc zvyšuje riziko chyb, které mohou mít při spuštění zařízení fatální dopad.

Modely jako živé

Společnost BenThor automation z Mladé Boleslavi působí v oblasti automatizace a IT systémů pro zpracovatelský průmysl a spolupracuje především s tuzemskými a zahraničními automobilkami. Pro ně také v uplynulém roce virtuálně, a následně i fyzicky, zprovoznila dvě složité výrobní linky. U obou byl klíčovým nástrojem software TIA Portal, Process Simulate a Process Designer od firmy Siemens.

„V prvním projektu jsme virtuálně zprovozňovali výrobní linku s pěti roboty a osmnáctiminutovým výrobním taktem. Do výrobního procesu vstupuje dvacet dílů do osmi přípravků, které je nutné během výroby přestavovat a kontrolovat. Celkem zde dochází k více než dvěma stovkám sekvenčních změn, ať už při zakládání dílů do přípravků nebo při samotných výrobních procesech. To vedlo k velkému množství signálových výměn s PLC a proto i nutnosti virtuálního zprovoznění, při kterém jsme museli použít přibližně jeden tisíc signálů. Z technologických procesů zde bylo zastoupeno odporové svařování, lepení, handling, falcování a obloukové svařování,“ říká vedoucí týmu robotiky ve společnosti BenThor automation. Ve druhém projektu bylo v lince devět robotů s pětiminutovým taktem a geostanicí, na které nýtují a šroubují tři roboti současně. „Na tuto stanici se dokonce přijel podívat zákazník, protože z ní měl velké obavy a chtěl si ověřit její funkčnost. Stanice nám zabrala při virtuálním zprovoznění poměrně hodně času, jelikož zde dochází během procesu k častému přestavování upínek s ohledem na postup technologického procesu, a skloubit k tomu ještě blokační zóny robotů pro udržení taktu linky, kdy musí jet všichni tři roboti najednou, byl opravdový oříšek,“ vysvětluje úskalí své práce vedoucí týmu robotiky společnosti.

Hlavními benefity zavedení virtuálního zprovoznění do procesu přípravy projektů je úspora peněz a času, zvýšení kvality, a především snížení rizik a menší stres, který zažívají programátoři při oživování strojů. Dostatek času na přípravu programu, který stroje řídí, totiž znamená eliminaci chyb a větší kvalitu.

„Podkladem pro virtuální zprovoznění jsou 3D modely doplněné o logické bloky, které definují chování jednotlivých komponent. Na takto vytvořené logické chování připojujeme na základě elektrotechnických a pneumatických schémat signály, které vstupují buď do PLC nebo do robota. Náš cíl je přiblížit se pokaždé co nejvíce realitě, ověřit tím základní funkce výrobního procesu ještě před jeho fyzickým uvedením do provozu a poskytnout tak prostor pro vyladění případných nedostatků. I v tom je velký přínos virtuálního zprovoznění,“ říká vedoucí týmu robotiky společnosti.

Pro návrh digitální podoby linek nebo zařízení používají ve společnosti BenThor automation nástroje pro automatizaci od společnosti Siemens: Process Simulate, Process Designer, PLC SIM Advanced, Simulation Unit, TIA Portal a řídicí systémy Simatic S7. BenThor si vybral řešení Siemens pro své široké portfolio produktů a řešení, jejich dobré kompatibilitě a dobrým zkušenostem s dodavatelem. Simulační nástroje firmy Siemens se navíc neustále vyvíjí a ve svém vývoji neustrnuly. „Líbí se nám také podpora ze strany GTACu a vývojářů, kteří řeší připomínky uživatelů, jež mohou být následně zapracovány do nových verzí. Navíc nám vyhovuje komplexnost programu, možnost připojit do systému jakéhokoliv robota atd.“ doplňuje vedoucí týmu robotiky společnosti BenThor automation. Společnost Siemens podporuje firmy, které se virtuálním zprovozněním zabývají, formou konzultací nad konkrétními úkoly v projektu. Dalším užitečným nástrojem je diskusní fórum na support.industry.siemens.com, kde si v rámci komunity odborníci z celého světa vyměňují své zkušenosti.