Simulace blízká realitě

Když se hovoří o digitálním dvojčeti, většinou se to týká jeho využití ve strojírenství při výrobě strojů. Spolu s tím, jak výrobci čím dál tím častěji digitalizují projektování i vývoj strojů, digitální dvojče se dostává stále více na dosah uživatelům strojů. Díky nástroji Run MyVirtual Machine pro digitálně nativní CNC Sinumerik One lze pracovat s obrazem virtuálního stroje již ve fázi přípravy výroby. Rozsáhlé možnosti simulací, které z toho plynou, pomáhají všem, kdo se podílejí na CNC obrábění. Jedná se zejména o NC programátory, kteří připravují práci, a operátory strojů ve výrobě.

Bezpečné programování

Jakmile se nově vytvořený program na výrobu dílu dostane z přípravy na dílnu, začne fáze záběhu. V tomto okamžiku musí všichni začít táhnout za jeden provaz, aby se NC program rozběhl co nejrychleji bezchybně a bezpečně, tedy aby se předešlo prostojům, kolizím na stroji a zmetkovitosti. Bez digitálního dvojčete se testování obvykle realizuje v několika krocích: v závislosti na složitosti úkolu se program jednou nebo i vícekrát vrací z dílny, kde obsluha stroje navrhne optimalizace, do přípravy, kde NC programátor tyto návrhy implementuje. Pokud ale má NC programátor k dispozici digitální dvojče, může všechny potřebné testy provést virtuálně a na dílnu poslat program, který se už přesně hodí pro ten který konkrétní stroj. To platí nejen pro jednoduché, ale také pro složité programy vytvořené v CAM systémech: i ty lze předem zkontrolovat v simulačním programu a zajistit tak, aby postprocesor používal správnou NC syntaxi. Pokud se testování realizuje z velké části virtuálně, neproduktivní časy strojů se zkrátí na minimum. Tímto způsobem lze také jednoduše přenášet NC program obrábění ze stroje na stroj.

Bezpečné spuštění NC programu

Za obrábění jsou odpovědní operátoři strojů a ti jsou proto trvale pod tlakem – především, když se spouští nový díl, v zásadě ale při každém jednotlivém NC startu.

^{Vytvoření nového řešení upínání pomocí CADovských dat}

Nebezpečí kolize totiž hrozí u všech nástrojů, upínání, polotovarů a v neposlední řadě u posunutí nulového bodu – tj. umístění obrobku v pracovním prostoru. Všechny tyto situace lze v Run MyVirtual Machine vyzkoušet v simulaci. Jediné, co je potřeba, je připravit 3D soubory všech komponent, buď jako CAD data, nebo jako parametrický popis, a vytvořit příslušné chráněnné oblasti. Pokud jsou data načtena v této podobě, digitální dvojče CNC může fungovat také jako virtuální pracovní prostor pro simulaci programů. „Na co jsme opravdu hrdí, je to, jak snadné je vytvořit takové nastavení. Není k tomu zapotřebí ani inženýrský software, ani rozsáhlé znalosti programování,“ říká Jens Ciesielski, produktový manažer virtualizace strojů společnosti Siemens. „Simulace ukazuje uživatelské rozhraní Sinumerik Operate a nastavení nakonfigurovaného stroje jako 3D simulace s pracovním prostorem – úplně stejné jako na skutečném stroji.“

^{Stejný pohled jako na stroji}

Díky tomu lze snadno a ihned odstranit příčiny poruch: například nástroj, který v simulaci způsobil kolize, se nahradí jiným, v případě potřeby se upraví dráha nástroje a optimalizovaný scénář se znovu zkontroluje. Tímto způsobem ověřený program pak lze spustit bez jakýchkoliv obav.

Bezpečnost přímo na stroji

Čím dál tím běžnější bude programování přímo na stroji. Dosud bylo vše, alespoň co se týká řízení, možné zkontrolovat v programu SinuTrain. Neexistovaly však žádné komplexnější možnosti simulace. Digitální dvojče, které je k dispozici offline jako Run MyVirtual Machine, je pro tento případ k dispozici online jako Protect MyMachine / 3D Twin. Jedná se o nástroj, který umožňuje stejně plnohodnotnou simulaci, jež ale navíc zohledňuje pracovní prostor přímo na stroji. Tímto způsobem lze kromě programů, které vznikají na stroji, simulovat také situace, v nichž je potřeba zasáhnout do pracovního procesu, anebo pohyb os v režimu práce stroje (JOG). Tím, že se vše nasimuluje dopředu, lze zabezpečit celý pracovní proces.

Bezpečný nákup stroje

Splňuje stroj všechny požadavky? Bude možné s ním vyrobit konkrétní obrobek? Pokud vás čeká nový nákup stroje, digitální dvojče vám může velmi pomoci během rozhovorů s prodejcem i při koordinaci vlastního nákupu.

^{Snadná spolupráce}

Pokud výrobci vybaví své stroje nejnovější generací řídicího systému od společnosti Siemens, Sinumerik One, a v inženýringu využijí digitální dvojče Create MyVirtual Machine, budou schopni poskytnout zákazníkům také virtuální pohled na své stroje. Na virtuálních modelech pak lze přímo ověřit, zda se stroj hodí například pro určité konkrétní aplikace a zda do něj lze zakládat a vykládat z něj dané komponenty. Díky tomu je pak vše jasné a o investici se lépe rozhoduje – a nejen to: zejména u sériových strojů, které už byly koupeny, ale ještě nebyly fyzicky dodány, může výrobce dopředu použít Run MyVirtual Machine a vytvořit si pouze s menšími úpravami na PC kompletní prostor pro přípravu práce. Díky tomu si může předem zkontrolovat řešení upínání, vytvářet nástroje, psát programy, testovat syntaxi a kolize, pracovat na optimalizaci apod. „Protože v Run MyVirtual Machine se používá kromě původního NC jádra také virtuální PLC, je možné správně určit dobu zpracování programu,“ vysvětluje Ciesielski. „S odpovídajícím behaviorálním modele lze přesně měřit i neproduktivní časy, například výměnu nástroje.“ Toto výrobní prostředí lze také využít k zaškolení obsluhy strojů.

^{Kolize ve virtuálním světě už pak v reálném životě nezpůsobují žádné škody}

Díky tomu, že si lze vyzkoušet virtuální chod stroje po částech ještě před jeho samotným dodáním a uvedením do provozu, může obsluha stroje v nejlepším případě pracovat produktivně od první minuty.

Bezpečné uvedení do provozu a servis

U stroje, který má digitální dvojče, lze v zásadě žádat o podporu od výrobce stroje novým způsobem. To platí jak pro nákup, uvádění do provozu a ověřování, které lze realizovat rychleji, tak i pro servisní zásahy.

^{Díky stejné databázi už servis není závislý na poloze}

Problémy týkající se servisu lze také vyřešit rychleji, protože výrobce se může podívat na stroj kdykoliv a odkudkoliv. Řadu problémů lze simulovat, aniž by servisní technik musel být na místě a bez toho, že by se musel skutečný stroj zastavit a krátil se mu produktivní čas.

S příchodem digitálního dvojčete do výroby dostali lidé, kteří mají na starosti přípravu práce, i obsluha strojů možnost testovat vše v bezpečném prostředí a bez rizika. Tím se snižují jak neproduktivní časy strojů, tak riziko kolizí. Můžeme to ale formulovat také obráceně: Produktivita a bezpečnost ve výrobě se zvyšují.

„Na co jsme opravdu hrdí, je to, jak snadno lze provést 3D nastavení stroje pomocí Run MyVirtual Machine bez inženýrského softwaru nebo rozsáhlých znalostí programování.“

Jens Ciesielski, produktový manažer virtualizace strojů společnosti Siemens

Run MyVirtual Machine – digitální dvojče pro výrobu

Potenciál optimalizace a přidané zabezpečení, které digitální dvojče přináší do výroby, jsou obrovské. Díky Run MyVirtual Machine jsou stroje s nejnovější generací řízení od společnosti Siemens, Sinumerik One, k dispozici také virtuálně. To umožňuje simulace, které pomáhají NC programátorům a operátorům strojů v každodenním životě, ale jsou také velmi užitečné v servisních případech a při nákupu stroje.

Více informací najdete na SINUMERIK ONE