Como economizar custos de projeto e melhorar a qualidade com gêmeos digitais

Jul 24, 2023

O comissionamento virtual de máquinas específicas do cliente tem a maior vantagem em termos de melhoria da qualidade do produto, custos e tempo de produção. Até agora, a criação de modelos tem sido dispendiosa e antieconômica devido à falta de sistemas mecatrônicos modulares de blocos de construção. Vamos dar uma olhada nos efeitos dos gêmeos digitais para o comissionamento virtual.

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Para este artigo, o uso de gêmeos digitais foi analisado em diversas avaliações com relação a: aplicabilidade econômica, tipo de base de tempo de simulação, linguagens ou ferramentas de modelagem e metodologia. A seguir serão mostrados os esforços e benefícios de sua utilização para a execução de projetos de Sistemas Ágeis de Manufatura. As máquinas para os sistemas serão montadas a partir de um kit modular e serão equipadas de acordo com as especificações do cliente.

O campo de aplicação durante a execução do projeto, desde o processo de venda até o início da produção (SOP), requer especificações diferenciadas para tais modelos digitais. No processo de vendas será considerada a consulta do cliente quanto ao processo de fabricação da peça, a capacidade necessária e o layout solicitado. A especificação terá um preço, mas os modelos para o processo de proposta usarão o sistema modular padrão de blocos de construção para as máquinas individuais. Para combinar com a velocidade necessária da fase de engenharia de aplicação, os modelos usados ​​para simulação devem ser bastante básicos e precisos o suficiente para fornecer as informações corretas sobre tempo de ciclo, contagem de máquinas, configuração correta do layout e desempenho geral da linha. Com o pedido de compra e as informações de engenharia do projeto mecatrônico, o Digital Product Twin de acordo com a especificação do cliente será desenvolvido. Durante a execução do projeto existem diferentes marcos para verificação da simulação, bem como a otimização até que a aceitação final (FAC) seja alcançada. Com a finalização do projeto todos os Gêmeos Digitais deverão ser atualizados e apresentarão a cópia virtual do real escopo de fornecimento.

O digital process twin é um modelo de área de trabalho e simula os movimentos do eixo, os tempos não produtivos relevantes do processo, o dispositivo de fixação, a peça de trabalho de usinagem e as ferramentas de corte necessárias. Comparado com um comissionamento PLC, o comissionamento NC é muito curto, mas com vantagens claras de qualidade e tempo.

O Digital Product Twin é um modelo físico cibernético com quase 100% de funcionalidade em combinação com um emulado (Software in the Loop ou controle real (Hardware in the Loop). Além do controlador real, outros produtos reais, como pilhas de válvulas, atores ou interfaces podem ser conectadas, por exemplo, via Ethernet ou Profibus/Profinet. Em comparação, a aplicação baseada em Hardware in the Loop foi avaliada como a solução de melhor prática devido à sua cópia mais precisa da realidade. O controlador da máquina (por exemplo, Siemens 840 Dsl) ser conectado diretamente com o fieldbus real ao PC (por exemplo, Windows com Twin CAT 3.1) no qual o modelo de simulação da máquina está instalado.A simulação é executada em tempo real.

O Digital Production/System Twin representa a instalação completa de um sistema de manufatura/produção como um modelo. O principal objetivo desta aplicação é analisar e otimizar o fluxo de material e o cálculo da produtividade alcançável ou OEE (eficiência geral do equipamento) para o sistema completo. Ambos os parâmetros — rendimento do sistema e desempenho do sistema — são obrigações contratuais e requerem um modelo de simulação para confirmar a especificação. Com mais sensibilidade para energia e meio ambiente e os custos de investimento e operação para esses tópicos, os modelos de simulação são usados ​​para determinar o consumo de energia, as cargas conectadas necessárias, o consumo de mídia (refrigerante, ar comprimido, água da fábrica), bem como o ar de exaustão e o desempenho do filtro.

A maioria dos clientes com produção de alto volume emite especificações de projeto detalhadas para tirar proveito de pessoal já treinado e estoque de peças de reposição existente com suas consultas. Para o fornecedor do sistema, tal especificação requer um trabalho de engenharia bastante significativo para seus componentes de máquinas modulares padronizados, bem como para o processo de fabricação. Para cada projeto, uma fase intensiva de comissionamento deve ser considerada para fornecer a qualidade solicitada e atender às especificações de segurança. Para evitar uma quantidade máxima de comissionamento dependente do lead time, o desenvolvimento do comissionamento virtual e comissionamento como uma mistura de equipamento real com equipamento virtual oferece vantagens significativas que são mais benéficas para o fornecedor, bem como para os clientes. Quanto mais fielmente um modelo reflete a realidade, maior sua qualidade, que é uma diretriz para que os Digital Product Twins possam simular a realidade.