Virtuális üzembe helyezés: A költségek csökkentése és a géphitelesítés javítása
Közzétéve: 2025. október 1. hely: Industry 4.0
Hogyan szüntetheti meg a virtuális üzembe helyezés a többletköltségekkel járó zavarokat, és hogyan teheti lehetővé a gyártók számára, hogy magabiztosan vezessenek be innovatív megoldásokat?
„Nem beszéltünk róla, mert azt hittem, hogy tudod” – egy olyan mondat, amit az évek során sokat hallottam.
A nem megfelelő kommunikáció az első számú oka annak, hogy az ipari automatizálási projektek az üzembe helyezés szakaszában nem mennek a terv szerint. Legyen szó új gépről, új celláról vagy egy teljes gyártósorról, gyakran félreértések merülnek fel a projektpartnerek között a terv kivitelezésével kapcsolatban. A dokumentációval kapcsolatos konzultáció nem mindig segít, mert gyakran a pontatlan, nem egyértelmű vagy hiányos információk okozzák a nézeteltérést.
Jó példa erre a bemenetek, kimenetek és interfészek közötti hibás kommunikáció. A rendszerintegrátor feltételezheti, hogy egy berendezés EtherCAT-et használ, míg a gyártó a Profinetet várná el. Vagy talán egy gyártósor-integrátor elfelejt megemlíteni egy érzékelőt, amely a gép biztonsága szempontjából fontos kiegészítő információkat rögzít. Mindkét esetben ugyanaz az eredmény: többletköltségek, elvesztegetett idő és növekvő frusztráció minden érintett fél számára.
A megoldás egyszerű: ne hagyja, hogy az emberek egyedül hozzák létre a specifikációkat. A virtuális üzembe helyezés sokkal pontosabb specifikációkat eredményez.
Mi az a virtuális üzembe helyezés?
Az első dolog, amit hangsúlyozni kell, hogy a virtuális üzembe helyezés nem ugyanaz, mint a szimuláció. A szimuláció az ötletek teszteléséről, a „mi lenne, ha” forgatókönyvek felfedezéséről, valamint annak meghatározásáról szól, hogy mi lehetséges és mi nem lehetséges. A virtuális üzembe helyezés erre épül azáltal, hogy lehetővé teszi a teljes gyártási rendszerek tesztelését egy virtuális környezetben.
Ez biztosítja, hogy a potenciális problémákat még a fizikai üzembe helyezés megkezdése előtt azonosítsák és megoldják. Emellett platformot biztosít a pontos rendszer-specifikációk létrehozásához, kiküszöbölve a hagyományos projekt-munkafolyamatokban előforduló találgatások nagy részét.
A Model-in-the-Loop (MIL), Software-in-the-Loop (SIL), Hardware-in-the-Loop (HIL) és a „digitális iker” koncepció segítségével biztosítja az optimális gép- és gyártósor-beállítást. Az eredmény nem csak egy modell, hanem egy szilárd alap a fizikai megvalósításhoz.
A titok itt egyszerűbb, mint gondolná: almérők felszerelése. Az almérőkkel láthatja, hogy az energia valójában hova kerül, legyen szó konkrét gyártósorokról, zónákról vagy akár egyes gépekről. És bár túl egyszerűnek tűnhet, az almérőkkel elkülönítheti az energiapazarló egységeket, felismerheti az üresjárati fogyasztást, és végül segíthetnek a valódi KPI-ok meghatározásában.
Az áramellátáson túl a termelési környezetekben figyelemmel kell kísérni a kapcsolódó mérőszámokat is, például a levegőáramlást, a hűtőrendszereket, sőt a sűrítettlevegő-felhasználást is. Ebben az áramlásérzékelők, a hőérzékelők és a nyomástávadók segíthetnek. Olcsó biztosítékot nyújtanak a pazarlás ellen, és szilárd alapot képeznek a szén-dioxid-kibocsátási jelentésekhez.
Stefan Jensen hozzáteszi, hogy egyre több ügyfél fogja kérni a munkadarabonkénti energialábnyomát, és a kemény igazság az, hogy ha nem tud nekik valós számokat adni, akkor valaki más fogja megtenni.
Négy fő alkalmazási terület
1. Digitális tervrajz készítése
A virtuális üzembe helyezés kiküszöböli a félreértéseket azáltal, hogy kinyeri a tűréshatárok, a teljesítmény, a szoftverinterfészek és egyebek részleteit a pontos rendszer-specifikációk létrehozása érdekében. Az eredményül kapott digitális terv megszünteti a félreértéseket, és leegyszerűsíti a telepítést.
A létrehozást követően ez a tervrajz felhasználható „copy-paste” eszközként a gyártósorok több helyszínen történő lemásolásához. A gyártók élvezhetik a következetesség, a gyorsabb termékbevezetés és a gyártási kapacitás bővítésének megbízhatóságának előnyeit anélkül, hogy minden alkalommal újra fel kellene találniuk a spanyolviaszt.
2. Telepítés utáni idő- és költségcsökkentés
Egy nagy gyártósorépítő cég egyszer azt mondta nekem, hogy egy új gyártósor építésekor a teljes költségnek csak 20%-a van a tervezésben, a beszerzésben és a telepítésben. A másik 80% ezt követően jön létre a hibakeresés, az integráció és a gyártósor zökkenőmentes működésének biztosítása miatt. A telepítés utáni összes hiba elsimítása átlagosan 12 hónapot vesz igénybe.
A virtuális próbaüzemek ezt a folyamatáramlások, a gépek közötti interakciók és akár a kezelői beavatkozások előzetes tesztelésével akadályozzák meg. Ezek a digitális próbák kritikus betekintést nyújtanak a lehetséges szűk keresztmetszetekbe és meghibásodási pontokba. Azáltal, hogy a virtuális világban oldják meg őket, a vállalatok megelőzhetik az állásidőket és a költséges meglepetéseket a valóságban.
3. Időtálló gyártósorok építése
Az átfogó „digitális iker” koncepció révén a vállalatok fizikai változások nélkül fedezhetik fel a konfigurációkat, a beállításokat és a skálázási lehetőségeket. A piaci igények alakulásával vagy a mennyiségek ingadozásával a gyártósorok magabiztosan átalakíthatók. Ez az agilitás kulcsfontosságú a gyártók számára a bizonytalanság, az új termékek bevezetése vagy az ellátási lánc volatilitása terén.
4. A biztonsági rendszerek tesztelése
Az olyan környezetekben, mint az elektromos járművek akkumulátorainak gyártása, a működő és meghibásodott biztonsági rendszerek közötti különbség szó szerint élet vagy halál. Az áramütés, a vegyi anyagoknak való kitettség és a nagy fizikai terhelések mind kockázatot jelentenek. Az ilyen rendszerek valós körülmények között történő tesztelése nehéz, különösen azért, mert a biztonsági funkciók ritkán korlátozódnak egyetlen gépre.
A virtuális üzembe helyezés lehetővé teszi a biztonsági stratégiák alapos tesztelését egy ellenőrzött környezetben, amely a valós gyártást utánozza. Az építők valódi képet kapnak arról, hogy a gépek és gyártósorok hogyan reagálnak a biztonsági incidensekre anélkül, hogy a kezelőket kockázatnak tennék ki.
Leküzdendő kihívások
A virtuális üzembe helyezés jelentősége egyértelmű, de a vállalatoknak meg kell birkózniuk néhány gyakorlati kihívással.
1. Első lépések
Sok vállalat tisztában van az előnyökkel, de nehéz egyértelmű célokat meghatározni. A virtuális üzembe helyezés a legjobban ütemtervvel, a menedzsment bevonásával, valamint a szoftver-, a gépész- és az elektrotechnikai csapatok közötti összehangolással működik. A strukturált kísérleti projekt gyakran a legokosabb első lépés.
2. Adatpontosság
A virtuális üzembe helyezés lelke a „digitális iker” koncepció. Ha a mögötte lévő adatok elavultak vagy pontatlanok, a virtuális modell nem felel meg a valós teljesítménynek. Az adatok következetessége és validálása ezért már a kezdetektől fogva alapvető fontosságú.
3. Integráció és koordináció
A virtuális üzembe helyezés szoros együttműködést igényel a mérnöki tudományok között, amelyek mindegyike saját eszközökkel és szabványokkal rendelkezik. A megosztott környezetek és az előre meghatározott funkcióblokkok segítenek áthidalni ezeket a hiányosságokat. Az OMRON és a Dassault Systèmes például olyan IT/OT funkcióblokkokat fejlesztett ki, amelyek virtuálisan és fizikailag is használhatók.
4. IT-infrastruktúra
Az összetett szimulációk folyamatos futtatása robusztus informatikai rendszereket igényel. A virtuális üzembe helyezés sikeréhez a hardvernek, a szoftvernek, a kiberbiztonságnak és a meglévő informatikai rendszerekkel való integrációnak is rendelkezésre kell állnia.
Milyen változásokat hoz az MI
A mesterséges intelligencia és a gépi tanulás még hatékonyabbá teszi a virtuális üzembe helyezést. A történelmi és valós idejű adatokból tanulva a „digitális iker” koncepció révén minden eddiginél szorosabban tükrözhetők a fizikai rendszerek.
A mesterséges intelligencián alapuló modellek képesek előrejelezni a hibamódokat, javító intézkedéseket javasolni és automatikusan finomhangolni a folyamatokat. Emellett megkönnyítik a mérnöki csapatok közötti együttműködést azáltal, hogy betekintést nyújtanak a gépészeti, elektromos és szoftveres területekre. Az eredmény: nagyobb pontosság, gyorsabb optimalizálás és kevesebb költséges hiba.
Sokkal több, mint egy digitális másolat
A virtuális üzembe helyezés nem csak egy digitális másolat létrehozását jelenti. Ez egy olyan integrált megközelítés, amely segít a vállalkozásoknak magabiztosan innoválni, összehangolni a projekt érdekelt feleit, és elkerülni a költséges félreértéseket. A gyártási folyamatok fizikai telepítés előtti optimalizálásához digitális eszközöket használ.
A mesterséges intelligencia és a gépi tanulás kombinációjának köszönhetően a virtuális üzembe helyezés egy validálási eszközből a folyamatos fejlesztés proaktív hajtóerejévé válik. A betekintés csak mélyebbé válik, a modellek robusztusabbak, a folyamat pedig áramvonalasabb lesz.
