Wirtualne rozwiązania transformują tradycyjne procesy w branży przemysłowej

Rozwój czwartej rewolucji przemysłowej i zmiany zapotrzebowania rynku na inteligentne maszyny spowodowały, że tradycyjny proces projektowania i budowy urządzeń staje się nieefektywny. Jako że użytkownicy końcowi oczekują, aby maszyny oddane do użytku były gotowe do produkcji szybciej, z większą niezawodnością i mniejszym ryzykiem przestojów, producenci szukają nowych sposobów projektowania, budowania i konserwacji maszyn, aby przezwyciężyć opóźnienia w ich rozwoju i oddawaniu do użytku. Dlatego też coraz chętniej wykorzystują technologię cyfrowego bliźniaka we wszystkich fazach życia inteligentnych maszyn.

Producenci urządzeń przemysłowych, jak i klienci końcowi, stoją dziś przed nowymi wyzwaniami. Konsumenci oczekują wysokiego stopnia personalizacji kupowanych produktów, firmy produkcyjne borykają się z niedoborem umiejętności, a dzisiejsi pracownicy mają inne potrzeby i oczekiwania. Dodatkowo piętrzą się wyzwania związane z łańcuchami dostaw, globalnym kryzysem niedoboru komponentów oraz wszechobecna presja na wyniki finansowe. Z pomocą przychodzą „cyfrowe bliźniaki”, przynosząc korzyści w całym cyklu życia maszyny. Mogą pomóc osiągnąć elastyczność operacyjną, rentowność i odpowiedni poziom wydajności we wszystkich fazach budowania maszyn: od projektu, przez sprzedaż, po optymalizację wykorzystania. Nowe narzędzia 3D typu digital twin, takie jak m.in. platforma EcoStruxure Machine Expert Twin od Schneider Electric, przynoszą korzyści na wszystkich poziomach interakcji w cyklu życia maszyny między producentem a użytkownikiem końcowym.

Projektowanie, weryfikacja koncepcji i sprzedaż: wykorzystanie odpowiednich narzędzi cyfrowych pomoże zaoszczędzić 20-50 proc. czasu potrzebnego do wprowadzania rozwiązań na rynek i 10-20 proc. na kosztach jakości:

• Cyfrowe techniki projektowania i wizualizacji pozwalają na wyraźne zademonstrowanie potencjalnym klientom możliwości maszyny jeszcze przed jej zakupem. Efektywne kosztowo, dokładne i przekonujące demonstracje możliwości konstruktora maszyny pomagają zwiększyć skuteczność sprzedaży i wyeliminować późniejsze niespodzianki związane z jej wydajnością.
• Maszyny i związane z nimi systemy przenoszenia materiałów mogą być projektowane i demonstrowane wirtualnie. Działanie i przepustowość mogą być zademonstrowane z niemal 100-proc. dokładnością, co pomaga wyeliminować błędy projektowe i koszty. Wszystko to może być zrobione jeszcze zanim rozpocznie się fizyczna budowa urządzenia.
• Jest to skuteczne narzędzie do wzbudzania zainteresowania klientów i ustalania wspólnych oczekiwań. Takie działania sprzedażowe typu „proof of concept” pozwalają na lepszą współpracę z potencjalnymi klientami i wczesną walidację koncepcji projektowych maszyn.

Budowa i uruchomienie maszyny: optymalizacja czasu uruchomienia na poziomie 60 proc. i 30 proc., poprawienie jakości projektowania dzięki cyfryzacji:

• 60 proc. czasu rozruchu urządzeń poświęcane jest na rozwiązywanie problemów związanych z oprogramowaniem sterującym, protokołami i integracją. Jednak wielu z tych opóźnień można uniknąć, stosując narzędzia do tworzenia modeli cyfrowych. Inżynierowie nie muszą już czekać, aż maszyna zostanie zbudowana, aby wykonać zadania związane z uruchomieniem. Testy mogą odbywać się przy użyciu jedynie sterownika PLC i modelu wirtualnego. Wirtualne testy sterowania oprogramowaniem, wirtualne fabryczne testy akceptacji (FAT) oraz wirtualny rozruch ułatwiają integrację systemów i ocenę jakości oprogramowania, ponieważ testy te nie muszą być już szczegółowo wykonywane na miejscu. Szybka, skuteczna, odporna na błędy konfiguracja/budowa maszyn i związanych z nimi systemów przenoszenia materiałów możliwa jest dzięki modułowym, praktycznie zweryfikowanym konstrukcjom z innowacyjnym system transportowym nowej generacji Lexium™ MC12.
• Wirtualne uruchomienie pozwala na wcześniejsze przygotowanie testów odbiorczych w fabryce lub zakładzie, redukując tym samym czas i wysiłek. Działanie to zmniejsza liczbę błędów projektowych oraz kosztowny czas usuwania usterek na miejscu.
• Wymagania klienta dotyczące wielkości produkcji i jakości są spełnione szybciej, co skraca również czas osiągnięcia zysku przez użytkownika końcowego i pomaga konstruktorom maszyn zrealizować ten kluczowy etap projektu w krótszym czasie.
• Wykorzystanie wstępnie skonstruowanych obiektów ułatwia inżynierom uzyskanie spójności jakościowej maszyny i zapewnia elastyczność w zakresie łatwiejszego modyfikowania i zatwierdzania pomysłów projektowych, nawet w przypadku bardzo złożonych systemów automatyki. Na etapie projektowania i rozwoju maszyny, wirtualna inżynieria otwiera drzwi do zróżnicowanych, szybkich projektów maszyn z nawet 30-proc. poprawą jakości projektu.

Faza operacyjna w zakładzie użytkownika końcowego: zwiększenie sprzedaży i wykorzystanie nowych możliwości biznesowych:

• Narzędzia z zakresu digital twin umożliwiają producentom OEM oferowanie klientom usług serwisowych, które mogą generować nowe źródła przychodów. Usługi takie jak szkolenie operatorów, testowanie aktualizacji oprogramowania, zapobieganie przestojom oraz ocena wydajności pomagają producentom nawiązać szersze relacje z klientami. Zdalne usługi świadczone przez cyfrowego bliźniaka działającego na miejscu, równolegle do prawdziwej maszyny w zakładzie produkcyjnym klienta, pozwalają producentom, inżynierom zakładowym i operatorom określić, gdzie należy zwiększyć wydajność. Skutkuje to mniejszą liczbą przypadków nieplanowanych przestojów maszyn i 50-proc. poprawą ogólnej efektywności sprzętu.
• Technologię cyfrowych bliźniaków można wykorzystać do identyfikacji rzeczywistych działań w zakresie poprawy procesu i nieprawidłowych operacji przed wystąpieniem przestoju. Dodatkowo operatorzy mogą być szkoleni w bezpiecznym środowisku offline.
• Producenci maszyn mogą oferować cyfrowo zdalne usługi w fazie eksploatacji, aby zidentyfikować możliwości poprawy i zapewnić rozwiązywanie problemów. Poprawia to wskaźnik całkowitej efektywności energetycznej (ang. OEE), mierzący efektywność wykorzystania maszyn i urządzeń, i zmniejsza nieplanowane czasy przestoju.
• Aktualizacje oprogramowania mogą być testowane i weryfikowane w trybie offline, aby zapewnić optymalne korzyści w zakresie wydajności w świecie rzeczywistym.

Obecnie cyfrowe podejście do projektowania maszyn pozwala na wizualizację, symulację i „budowę” wielu złożonych aspektów maszyn produkcyjnych w świecie wirtualnym, zamiast uciekać się do budowania, testowania i weryfikacji, a następnie przeprojektowywania i ponownego budowania w świecie rzeczywistym. Rezultatem jest bardziej efektywne, wydajne i opłacalne projektowanie, budowa, uruchomienie i eksploatacja maszyn produkcyjnych.

Takie podejście generuje cyfrową ścieżkę, która przebiega przez wszystkie fazy cyklu życia maszyny. Wirtualny model jest zawsze dostępny, aby usprawnić działania związane z konserwacją, szkoleniem i ciągłym doskonaleniem.

Co więcej, nowe cyfrowe możliwości serwisowe pozwalają producentom maszyn na utrzymanie kontaktu z klientami końcowymi w fazie eksploatacji procesów (na okres powyżej 10 lat). Producenci mogą wykorzystać swoją wiedzę, aby zapewnić klientom końcowym nowe poziomy diagnostyki i doradztwa w zakresie usprawnień, a wszystko to zrobić zdalnie, oszczędzając czas i koszty podróży.

Oprogramowanie cyfrowego bliźniaka EcoStruxure Machine Expert Twin umożliwia inżynierom skrócenie czasu wprowadzania na rynek opracowywanych przez nich maszyn o 20-50 proc. Mogą oni korzystać z platformy EcoStruxure Machine Expert Twin, aby uruchomić kombinacje komponentów maszyny i zobaczyć, jak różne opcje wpływają na zachowanie maszyny. Takie narzędzia umożliwiają odważniejsze i bardziej kreatywne planowanie, poprawę czasu sprawności dzięki lepszej konserwacji maszyn, zwiększenie rentowności i skuteczniejszą zgodność ze zmieniającymi się przepisami.

Inteligentne maszyny i urządzenia mogą pomóc w realizacji obietnicy cyfrowej transformacji – zarówno dla użytkowników końcowych, jak i producentów. Dostarczanie inteligentnych maszyn i urządzeń wraz ze skalowalnymi usługami może pomóc producentom w tworzeniu nowych strumieni przychodów, rozwijaniu relacji z klientami, pomaganiu klientom w prosperowaniu oraz utrzymaniu konkurencyjności firm przemysłowych i ich dostawców maszyn produkcyjnych.