На шаг ближе к готовой машине

Производители технологического оборудования стали создавать все более специализированные машины и стараться вывести их на рынок как можно быстрее. Испытательные работы и тестирование оборудования отнимает много времени, поэтому возникает вопрос, есть ли возможность ускорить время выхода на рынок? И ответ есть - это технология цифровых близнецов.

Нам всем знакома ситуация, когда в завершении сложного и долгого проекта приходит осознание, что реализация идеи не будет работать в тех условиях, которые есть, или будет работать не так, как планировалось. И не остается ничего другого, как искать новый путь воплощения своей идеи с нуля. Подобная ситуация особенно печальна, когда Вы тратите многие месяцы на строительство сложной и дорогой машины. Если бы разработчики могли сначала тщательно протестировать виртуальную копию своей машины, у них была бы возможность обнаружить все потенциальные проблемы и ошибки прежде, чем приступать к созданию машины.

Как только машиностроитель создает новый станок или машину, то его клиент ждет, что купленное оборудование не только будет соответствовать его ожиданиям, но и сразу же будет готово к работе. Никому не хочется, получив и распаковав новый станок, понять, что он далек от заявленных возможностей и предъявляемых требований. Ведь получается, что машиностроитель разработал совершенно ненужную машину себе в убыток, а конечный пользователь не может начать производство своей продукции, потому что ему требуется машина с другими характеристиками.

Чтобы избежать подобных тупиковых ситуаций, машиностроители перешли к моделированию. Они используют различные инструменты для симуляции и моделирования, чтобы создавать цифровых близнецов, как отдельных механизмов, машин, так и целых производственных линий, чтобы протестировать все аспекты производственного процесса. "Хорошая идея - это та идея, которая работает на практике." - подмечает Курт Цэйетлятнер, руководитель направления симуляции и модель-ориентированной разработки в B&R. "Инструменты для симуляции и цифровые близнец, как раз то, что нужно, чтобы хорошая идея воплотилась в жизнь быстро, легко и дешево."

Цифровой близнец является точной копией реальной машины. "Близнец" ведет себя идентично и обладает всеми функциями, которые есть у его физического собрата. Отпадает необходимость в создании прототипа до того, как разработка машины будет полностью завершена. Как и нет смысла реализовывать реальную, физическую машину до тех пор, пока все функции не будут бесперебойно работать на виртуальном двойнике и именно так, как себе представлял клиент. Это экономит время и денежные средства.

В зависимости от целей и задач требуются различные инструменты для моделирования и симуляции. Поэтому решение от B&R имеет в своем распоряжении все возможные средства для создания виртуальной копии. "Мы интегрировали в нашу систему весь инструментарий для моделирования, который охватывает весь процесс разработки от начала до конца." - констатирует Цэйетлятнер.

На начальной стадии разработки машины ключевую роль играют её отдельные функции и механизмы, иначе говоря разработка базовой концепции машины. Идеальным инструментом для этой задачи является MapleSim. "У нас богатый и успешный опыт применения MapleSim в данном направлении. MapleSim предлагает крайне эффективный способ создания подробных моделей компонентов машин с учетом всех векторных физических сил.» - отмечает Цэйетляйтнер.

Когда разработчик импортирует САПР-данные механических частей в MapleSim, то виртуальная модель создается на базе этих данных, которые содержат всю необходимую информацию. Останется только определить, какие части являются подвижными, однако для этого не потребуется производить самостоятельно каких-либо вычислений, MapleSim сделает это за разработчика. Последовательность движений и опорные точки можно задать несколькими кликами мыши.

Разработчик сможет быстро и легко настроить, как именно компонент должен двигаться. Все силы, которые воздействуют на машину, также моделируются, поэтому легко протестировать все виды сценариев нагрузки. Даже те сценарии, которые требуют много времени и ресурсов, или небезопасны для выполнения на реальной машине. С одного взгляда разработчик сразу может понять, справиться ли машина с поставленной задачей в заданных условиях.

Как только механизмы машины цифрового близнеца и все профили движения полностью настроены и заданы, следующий шаг - это выбор соответствующих двигателей и приводных систем. На данном этапе неоспоримым помощником станет инструмент SERVOsoft Drive Sizing вкупе с MapleSim. "В SERVOsoft представлена вся продукция B&R. Как только программа получает информацию от MapleSim, то определяет все рекомендуемые размеры двигателя, которые подходят для созданной модели. Иначе говоря, проблема с точным подбором компонентов системы уйдет в прошлое." - объясняет Цэйетляйтнер.

Модель FMU можно экспортировать из MapleSim вместе со всеми САПР-данными и передать их в среду разработки Automation Studio от B&R. "Вы также можете вести параллельную разработку программного и аппаратного обеспечения, прежде чем приступать к созданию физической машины." - подмечает Цэйетляйтнер. И если в ходе разработки требуется корректировка, то можно просто обновить данные. Поскольку все системы взаимосвязаны, то цифровой близнец будет адаптирован в соответствии с новыми данными. Это позволяет не только сэкономить огромное количество времени, но существенно снизить расходы на прототипирование.