Dowiedz się więcej o innych wyzwaniach w obszarze automatyki i przyszłych wymaganiach – nasz artykuł przeglądowy przybliża przyszłość techniki sterowania.
Karsten Kreusch
Dlaczego w automatyzacji potrzebne są modele cyfrowe?
Niezależnie od tego, czy chodzi o komponenty, maszyny, czy kompletne procesy produkcji, obecnie modele cyfrowe odgrywają ważną rolę w eksploatacji produktów. Jako cyfrowe repliki produktów i procesów odzwierciedlają one ich właściwości, stan i zachowanie, łącząc świat rzeczywisty ze światem cyfrowym. W ten sposób zapewniają one niezawodność procesów na etapie projektowania, uruchamiania i eksploatacji, ale mogą być także wykorzystywane w zakresie optymalizacji, poprawy jakości i zwiększania wydajności. Z potencjału modeli cyfrowych można również korzystać na platformie ctrlX AUTOMATION.
Modele cyfrowe zwykle odzwierciedlają różne aspekty np. łączą modele symulacyjne z danymi. Przede wszystkim można je wykorzystywać w symulacjach jako wirtualne imitacje produktów, maszyn i instalacji. Oprócz tego mogą być wykorzystywane do przejrzystej wizualizacji rzeczywistych procedur i procesów, umożliwiając ich lepsze zrozumienie, a także do wirtualnego i automatycznego testowania i optymalizacji, bez potrzeby rzeczywistej ingerencji.
Modele cyfrowe mogą nie tylko usprawniać procesy projektowania i produkcji dzięki możliwości prognozowania, ale także ułatwiać ich zrozumienie, zwiększać ich przejrzystość i poprawiać wydajność rzeczywistych operacji wykonywanych przez systemy i instalacje. Modele cyfrowe upraszczają projektowanie produktów i sprawiają, że są one bardziej niezawodne i wydajne. Oprócz optymalizacji funkcji produktów poprzez symulację, można też testować wirtualnie współdziałanie sprzętu i oprogramowania na wczesnych etapach projektowania – tym samym wszelkie błędy można identyfikować i eliminować przed uruchomieniem systemu, bez żadnego ryzyka. W ten sposób można zwiększyć wydajność procesów projektowania i produkcji, co przekłada się na korzyści nie tylko dla producentów komponentów i maszyn, ale także ich użytkowników.
Powłoka zarządzania zasobami (Asset Administration Shell, AAS) staje się standardem w zakresie zastosowania modeli cyfrowych w systemach Przemysłu 4.0 i została już ujęta w normie IEC63278. Każdy komponent I4.0 jest reprezentowany przez AAS, tworząc powłokę informacji dla danego zasobu lub hierarchii zasobów. Opisuje ona wszystkie podrzędne modele z odzwierciedleniem takich aspektów, jak dane z czujników czy tryb pozycjonowania, a także dostępnych funkcji. W dziedzinie produkcji AAS wykorzystuje się w celu zapewnienia współdziałania i bezpieczeństwa informatycznego procesów wytwarzania i systemów informatycznych za pomocą zestawu ujednoliconych interfejsów, np. OPC UA, TSN, DetNet, REST, JSON i XML. Firma Bosch Rexroth również dostosowuje się do standardu korzystania z modeli cyfrowych w ramach realizacji swojej strategii otwartości.
Wirtualna replikacja i testowanie produktów firmy Bosch Rexroth
ctrlX AUTOMATION pozwala użytkownikom korzystać z modeli cyfrowych na różne sposoby. Po pierwsze, można tworzyć wszystkie rodzaje wirtualnych replik systemów automatyki firmy Bosch Rexroth. Po drugie, do różnych zastosowań modeli cyfrowych można wykorzystywać odpowiednie aplikacje partnerów dostępne w ctrlX World.
Na komputerze, korzystając z oprogramowania i pakietu narzędzi ctrlX WORKS, można stworzyć jeden lub więcej wirtualnych sterowników, które obsługuje się za pomocą interfejsu opartego na Internecie. ctrlX COREvirtual jest wirtualną wersją rzeczywistego sterownika i bazuje na identycznym oprogramowaniu. Wirtualne repliki mogą być wykorzystywane do testowania i uruchamiania produktów bez udziału wyposażenia sterującego i z zachowaniem pełnej funkcjonalności. Model symulacyjny wykorzystuje się przykładowo do testowania sterowników PLC oraz programów przemieszczeń. Jest on również wykorzystywany do testowania komunikacji pomiędzy sterownikiem a poziomem wejścia/wyjścia systemu.
Z modeli cyfrowych można również korzystać do wirtualnego uruchamiania, parametryzacji i optymalizacji napędów i silników z serii oferowanych przez firmę Bosch Rexroth, w tym także w ramach projektowania systemów mechatronicznych oraz kompletnych maszyn. Jest to również możliwe w przypadku najbardziej kompaktowego systemu napędowego na rynku, ctrlX DRIVE. Użytkownicy mają do dyspozycji modele napędów do różnych wariantów zastosowań oraz różne systemy symulacji dostępne na rynku, np. MATLAB/Simulink, systemy oparte na Modelica oraz ISG Virtuos.
Skalowalne rozwiązania w zakresie symulacji na potrzeby różnych zastosowań
Oprócz dostępnych cyfrowych modeli produktów platforma ctrlX AUTOMATION dzięki swojej otwartości i opcjom rozszerzeń oferuje mnóstwo dodatkowych możliwości. Przykładowo, funkcje IoT mogą być wykorzystywane do gromadzenia danych i generowania modeli cyfrowych kompletnych procesów produkcji. Użytkownicy mogą w tym celu korzystać z aplikacji IoT firmy Bosch Rexroth lub partnerów z ctrlX World. Mogą też tworzyć własne aplikacje korzystając z pakietu Software Development Kit.
Firma Bosch Rexroth oferuje skalowalne rozwiązania symulacyjne dostosowane do dowolnych potrzeb, pozwalające prowadzić symulację urządzeń peryferyjnych, kinematyki, dynamiki i fizyki w różnych topologiach. Rozwiązania te mają zatem szeroki zakres zastosowań, od symulacji kinematycznych z geometrią 3D, po łączenie systemów symulacji wyższego poziomu.
Modele cyfrowe są czymś więcej niż tylko wizualną reprodukcją rzeczywistości i towarzyszą produktom jako cyfrowe cienie we wszystkich wykonywanych operacjach oraz podczas prac serwisowych. Modele cyfrowe doskonale sprawdzają się w inżynierii mechanicznej i przemysłowej w zakresie monitorowania w czasie rzeczywistym oraz w ramach konserwacji predykcyjnej maszyn i instalacji. Informacje cyfrowe można łatwo zestawiać w dowolnym czasie.
Możliwości zastosowań są praktycznie nieograniczone. Klienci firmy Bosch Rexroth mogą więc korzystać z wielu opcji łatwej optymalizacji procesów, poprawy jakości produktów i zapewniania bezpieczeństwa dzięki przejrzystości – począwszy od etapu projektowania, aż po eksploatację.
Jeśli masz jakieś pytania lub chcesz dowiedzieć się więcej o rozwiązaniach ctrlX AUTOMATION, skontaktuj się z nami:
Karsten Kreusch
Game Changer
ctrlX WORKS
