Mladá česká firma Factorio Solutions má s vytvářením a zprovozňováním digitálních dvojčat strojních zařízení na platformě Siemens bohaté zkušenosti. Ač vznikla z malého start-upu, dnes úzce spolupracuje s prvním českým Testbedem pro Průmysl 4.0 v rámci Českého institutu informatiky, robotiky a kybernetiky (CIIRC) Českého vysokého učení technického (ČVUT) v Praze. Zde také zrealizovali první bezhardwarové virtuální zprovoznění digitálního dvojčete stroje, které dokáže ušetřit až třetinu času při skutečném oživování stroje nebo výrobní linky.
Když se před rokem v září slavnostně otevíral první český Testbed pro Průmysl 4.0, měli vývojáři ze společnosti Factorio Solutions velký podíl na jeho podobě. Díky nástrojům Siemens se jim podařilo vytvořit unikátní reálně-virtuální výrobní linku, kde bylo digitálních dvojčat strojů hned několik. Nyní, po roce fungování, se layout linky změnil. Stejně jako skutečné průmyslové prostředí tak reaguje na dynamický vývoj a novinky v oboru. A odborníci z Factorio Solutions byli opět u toho.
Digitální dvojče jako základ
ro vytvoření původního i nového layoutu výrobní linky, ve které kromě reálných strojů fungují i zařízení v tzv. rozšířené realitě, použili odborníci ze společnosti Factorio Solutions softwarové platformy Siemens Teamcenter, Teamcenter Manufacturing Process Planner a Process Simulate. S jejich pomocí vytvořili digitální dvojče celého zařízení, které následně virtuálně zprovoznili s využitím prostředí TIA Portal a ověřili jeho funkčnost ještě před samotnou montáží a skutečným spuštěním.
Program Siemens Process Simulate firmě také umožnil vytvořit digitální dvojče výroby – a to jak předem naprogramované, tak díky automatickému plánovači flexibilně proměnné. Projekt automatického plánování výroby se rozběhl jako první fáze projektu Klastr 4.0 – Metodologie systémové integrace, jehož hlavním řešitelem je CIIRC a který Testbed využívá k ověřování navržených metod a postupů. Automatické plánování výroby na základě konfigurace daného výrobku bez lidského zásahu připraví sekvenci výrobních operací a přiřadí je jednotlivým stanicím, které operace vykonávají. Pohyby robotů se přizpůsobí momentálnímu požadavku z výroby, takže nemusí být předem naprogramované. „Virtuální zprovoznění urychlí reálné uvedení zařízení do provozu o 30 procent. Ruku v ruce s tím jde i značná úspora finanční a jistota, že navrhované zařízení bude správně fungovat," vysvětluje Ondřej Fiala, ředitel společnosti Factorio Solution.
Digitální dvojče a jeho virtuální zprovoznění přináší výhody všem: výrobcům stroje, integrující firmě i koncovému uživateli zařízení.
„Partnerství se společností Siemens přináší výhody jak našim zákazníkům, tak i studentům, kteří mohou pracovat s novými technologiemi, implementovat nové postupy a získat praxi,”
shodují se Ondřej Fiala, ředitel Factorio Solutions a Pavel Burget, vedoucí Testbedu.
Virtuální zprovoznění jde i bez hardwaru
Výrobní linka v Testbedu má kromě všech výše jmenovaných vlastností ještě jednu zvláštnost: díky simulačnímu programu Siemens PLCSIM ADVANCED a prostředí TIA Portal ji bylo možné virtuálně zprovoznit bez nutnosti fyzického zapojení skutečného PLC. „Nepotřebovali jsme žádný tradiční hardware, jako jsou reálná PLC nebo simulační jednotka Simulation Unit. Stačil nám jen výkonný notebook a software Siemens PLCSIM ADVANCED. Vytvořené digitální dvojče linky si navíc můžeme uchovat po celou dobu její životnosti, což je velmi výhodné pro vzdálenou správu zařízení nebo třeba zaškolení nové obsluhy," říká Ondřej Fiala.
Bezhardwarové virtuální zprovoznění zařízení, kterému se ve Factorio Solutions věnují, umožňuje software PLCSIM ADVANCED od společnosti Siemens, doplněný programy Process Simulate nebo Mechatronics Concept Designer. „Díky němu jsme schopni synchronizovat i čas simulace s časem PLC. Simulace totiž nikdy neběží ve zcela reálném čase a je potřeba s tímto faktem při virtuálním zprovoznění počítat," vyzdvihuje další přednosti Ondřej Fiala.
A jak na virtuální zprovoznění pohlížejí zákazníci? „Naštěstí ho začíná již i u nás řada firem vnímat jako službu, která jim uspoří čas i peníze a do budoucna přinese další benefity při provozování stoje nebo linky. V myšlení zákazníků je za uplynulé dva roky, kdy jsme s virtuálním zprovozněním v Čechách začínali, patrný velký posun," konstatuje Ondřej Fiala.
MindSphere pro výrobní i akademické prostředí
Podle názoru Pavla Burgeta, vedoucího výše zmíněného Testbedu pro Průmysl 4.0 na CIIRC ČVUT v Praze, bude vývoj v průmyslové oblasti směřovat k co největší autonomii strojů i systémů, aby byly schopné samy se domlouvat a řídit. Právě autonomní rozhodování strojů je něco, co není možné testovat standardními postupy a virtuální zprovoznění zde bude hrát velice důležitou roli. Další oblastí, kde očekává intenzivní rozvoj, je sběr dat a napojení na cloudové technologie a metody strojového učení a umělé inteligence.
S tím souvisí i nasazení cloudové platformy společnosti Siemens pro internet věcí MindSphere v prostředí Testbedu. „Přidali jsme se k tomuto projektu jako jedna z prvních společností v České republice, protože v něm vidíme velký smysl a potenciál. Dokonce již používáme několik prvních aplikací od Siemensu a upravili jsme kvůli tomu i hardware linky, aby se daly určité prvky do MindSphere zapojit. Nedávno jsme vstoupili do akademického programu, který Siemens nabízí, abychom mohli vyvíjet vlastní aplikace a ve spojení s platformou Azure dělat pokročilejší analýzy dat, condition monitoring a prediktivní údržbu," vysvětluje Burget.
Factorio Solutions je partnerem společnosti Siemens, a ta je zase partnerem Testbedu pro Průmysl 4.0 na CIIRC ČVUT v Praze. Díky intenzivní spolupráci se oběma institucím daří být v kontaktu s rozvojem produktů Siemens a mít přístup ke všem technologickým novinkám a softwarovým inovacím. „Bez tohoto partnerství by pro nás bylo obtížné vše sledovat, neboť vývoj postupuje velmi dynamicky. Těžíme z něj při naší práci, a tak se naše řešení udržují na špičce současného technologického poznání, což samozřejmě přináší výhody i našim zákazníkům," říká Ondřej Fiala. „Z tohoto partnerství profitují samozřejmě i studenti, kteří mohou pracovat s novými technologiemi, vymýšlet a implementovat na nich nové postupy, a připravit se lépe na aktivní vstup do praxe po skončení školy," dodává Pavel Burget.
Součástí reálně-virtuální výrobní linky nově jsou nezávislé pracovní stanice, které umožňují paralelní výrobu. Výzkum možností automatického plánování výrobních operací a jejich přizpůsobení aktuálním požadavkům uživatele i stavu výrobní linky je v Testbedu na svém začátku, ale již nyní se prezentuje na jednoduchých konfiguracích. Vše je propojeno s uživatelskou aplikací, v níž se výrobek konfiguruje.
