Os fabricantes OEM enfrentam o desafio de criar máquinas cada vez mais personalizadas e especializadas - e ainda tem que colocá-las em funcionamento o mais rápido possível. Sem tempo para desperdiçar com testes, como eles podem colocar suas máquinas no mercado mais rapidamente? A resposta: usando simulação e tecnologia de gêmeo digital .
Todos nós já passamos por isso: Você chega ao final de um projeto longo e frustrante apenas para descobrir que ele não atende aos requisitos especificados ou não funciona da maneira que foi planejado. De repente, você está de volta à prancheta. Essas situações são particularmente devastadoras quando você passa meses e meses construindo uma máquina muito complexa e muito cara. Se os desenvolvedores pudessem testar uma versão virtual da máquina com antecedência, eles poderiam identificar erros em potencial e corrigi-los antes que a máquina fosse criada.
Quando um cliente solicita uma nova máquina, ele deseja que ela funcione conforme o esperado o mais rápido possível. Ninguém pode se dar ao luxo de concluir uma máquina, apenas para descobrir que ela não cumpre os requisitos originais. Nem o fabricante da máquina, que agora desenvolveu uma máquina inteira de graça, por assim dizer, nem o operador da máquina, que agora não pode iniciar a produção até que uma nova máquina seja construída.
Teste digital da máquina
Para evitar acabar nesta rua sem saída, os fabricantes de máquinas, cada vez mais, confiam em simulações. Diferentes ferramentas de simulação podem ser utilizadas para criar gêmeos digitais de mecanismos individuais, máquinas inteiras ou até plantas complexas e usá-las para testar todos os tipos de processos de fabricação diferentes. "Uma boa idéia só é boa se realmente funcionar na prática", diz Kurt Zehetleitner, chefe da equipe de simulação e desenvolvimento de modelos da B&R. "Simulação e gêmeos digitais lhe oferecem as ferramentas necessárias para que você faça as boas ideias funcionarem - de maneira rápida, fácil e barata".
Um gêmeo digital é uma duplicata digital exata de uma máquina real. Ele se comporta e funciona exatamente como seu irmão real. Isso elimina a necessidade de criar protótipos de hardware à medida que a máquina está sendo desenvolvida. A máquina física real não é construída até que tudo esteja funcionando sem problemas na forma virtual, executando exatamente como o cliente imaginou. Isso economiza tempo e dinheiro.
Digitalizando uma ideia
Dependendo da tarefa em questão, há uma variedade de ferramentas de simulação disponíveis. A B&R faz pleno uso de todas as possibilidades: "O escopo das ferramentas de simulação que construímos em nossos sistemas abrange todo o processo de desenvolvimento, do início ao fim", diz Zehetleitner.
Na fase inicial do desenvolvimento, o foco está nas funções e mecanismos individuais - os conceitos fundamentais por trás da máquina. O MapleSim é a ferramenta de simulação ideal para isso. "Tivemos experiências muito boas com o MapleSim nessa área", diz Zehetleitner. "É uma maneira muito eficiente de criar modelos muito detalhados dos componentes da máquina, juntamente com o torque e outras forças que afetam o dimensionamento".
Quando o projetista importa os dados CAD de uma peça mecânica para o MapleSim, todas as informações necessárias para criar um modelo digital já o acompanham. Eles podem definir facilmente quais partes devem ser móveis sem precisar trabalhar diretamente com todos os cálculos complexos - essa é a especialidade da MapleSim. Sequências de movimento e pontos de articulação podem ser definidos com apenas alguns cliques do mouse.
De maneira rápida e fácil, o desenvolvedor especifica exatamente como o componente poderá se mover. Todas as forças que afetam a máquina também são simuladas, por isso é fácil testar todos os tipos de cenários de carga. Mesmo cenários que, de outra forma, consumiriam tempo e recursos ou seriam inseguros ou impossíveis de executar em uma máquina real. À primeira vista, o desenvolvedor pode ver se a máquina pode ou não lidar com uma determinada carga.
Selecionando componentes
Uma vez que o gêmeo digital do componente da máquina esteja completamente configurado e todos os perfis de movimento tenham sido definidos, o próximo passo é selecionar os motores e acionamentos correspondentes. Para isso, a B&R acoplou o MapleSim à ferramenta de dimensionamento de drives SERVOsoft. "Todos os produtos da B&R estão disponíveis no SERVOsoft. Depois de obter as informações do MapleSim, a ferramenta de dimensionamento de drives recomenda todas os componentes que seriam adequados para o modelo. Componentes de automação subdimensionados ou superdimensionados são coisa do passado ", explica Zehetleitner.
Desenvolvimento paralelo de hardware e software
Os FMUs podem ser exportados do MapleSim para transferir o modelo - junto com todas as equações e dados CAD - para o ambiente de engenharia do Automation Studio da B&R. "Você é capaz de desenvolver o software e o hardware em paralelo antes que qualquer parte da máquina seja realmente construída", diz Zehetleitner. Os dados podem ser facilmente atualizados com qualquer ajuste necessário. Como todos os sistemas estão interconectados, o gêmeo digital se adapta a ele. Esse processo não apenas economiza uma tonelada de tempo, mas também reduz o custo da criação de protótipos.
O desenvolvedor testa o software de automação para o modelo digital da máquina diretamente em seu laptop, sem a necessidade de hardware real. Uma vez satisfeitos com os resultados da simulação, eles podem transferir o software para o controlador real. Graças ao Scene Viewer da B&R eles podem visualizar uma visualização 3D do gêmeo digital enquanto testam e otimizam os componentes de hardware e software da solução. Um protótipo real não é construído até que todos os processos da máquina estejam funcionando sem problemas. "O Scene Viewer da B&R também é útil em todo o processo de desenvolvimento fornecendo ao cliente visualizações periódicas de como a máquina se moverá quando controlada pelo software da máquina. Dessa forma, o fabricante da máquina pode ter certeza de que o resultado final refletirá as expectativas do cliente ", diz Zehetleitner.
Nova geração de máquinas geradas a partir de um gêmeo digital
Um gêmeo digital não para de ser útil quando a máquina é montada e sai pela porta. Ele pode ser utilizado durante todo o comissionamento e até mais tarde na solução de problemas on-line. Atualizações de software e possíveis soluções podem ser testadas primeiro no modelo digital - e somente transferidas para a máquina real quando estiverem funcionando sem problemas. Além disso, o software do gêmeo digital e do controle continuam a servir como uma plataforma para otimização contínua da máquina e desenvolvimento das gerações futuras.
Autor: Carola Schwankner, Editora de Comunicações Corporativas, B&R
