Industrie 4.0 is nauw verbonden met de digitale tweeling. Maar de mate van standaardisatie van de afzonderlijke ontwikkelingstools momenteel is nog laag. Er zitten nog aanzienlijke hiaten in de consistentie. Op het gebied van simulatie kan een aantal daarvan nu worden gedicht, zodat digitale engineering vandaag al aanzienlijke efficiëntiewinst biedt. Lenze stapte al vroeg in deze ontwikkeling.
De digitale transformatie van de economie houdt niet op bij ontwikkelingsafdelingen van machinebouwers. CAD, CAE en CAM worden steeds meer uitgebreid met hulpmiddelen die processen automatiseren, het gebruik van tijd en middelen verminderen en de kwaliteit van ontwikkelingsstappen voortdurend controleren en verbeteren. Efficiëntere processen en een verbeterde time-to-market zijn essentiële factoren om zich staande te kunnen houden in de steeds heviger wordende wereldwijde concurrentie.
Met de Digital Twin ofwel Asset Administration Shell (AAS) heeft de industrie een concept ontworpen dat deze ontwikkeling op doorslaggevende wijze stimuleert. Het doel is een ononderbroken informatiestroom over de gehele levenscyclus van machines en installaties: van gegevensmodellen die in de vroege ontwikkelingsfase worden gebruikt, via machinegegevens uit de productiefase, tot asset management, onderhoud en reparatie.
De weg naar digitale simulatie
In werkelijkheid zijn er echter nog leemten, omdat de ontwikkelingsinstrumenten slechts in geringe mate zijn gestandaardiseerd. Aan de kant van de ontwikkelaar blijft het onzeker of de leverancier van componenten en apparaten de betreffende ontwikkeltools met geschikte dataformaten ondersteunt.
Lenze heeft al in een vroeg stadium de digitalisering in de machinebouw en het concept van de managementschil begeleid en gestimuleerd. Nu gaat het bedrijf een stap verder en breidt het de ondersteuning van partners uit tot simulatie en virtuele inbedrijfstelling. Machinebouwers kunnen profiteren van de uitgebreide digitale engineeringsmogelijkheden bij het ontwerp, de ontwikkeling en de productie van machines en installaties, want op dit gebied heeft Lenze enkele hiaten opgevuld.
De beslissende hoeksteen is gelegd door een 3D-simulatiemodel, dat een relatief algemeen model van een machine geeft. Dit resulteert in een eenvoudigere diagnose van complexe machines. Als men een stap verder gaat en het 3D-model verfijnt, kunnen al concrete uitspraken over het gedrag van de machine worden voorspeld, zoals de te behalen doorvoercapaciteit tijdens bedrijf.
Als het model nog gedetailleerder wordt aangepast aan de specifieke machine, kan het worden gebruikt om niet alleen het mechanische gedrag te simuleren. Maar het is ook bruikbaar voor het gehele fabricageproces op de machine, dat wil zeggen met inbegrip van de logica van de machine, het foutenbeheer, de verandering van bedrijfsmodi en de parametrisering. In dit stadium van ontwikkeling is zelfs een virtuele inbedrijfstelling van de machine mogelijk.
Pijnpunten wegnemen
Lenze gebruikt zelf enkele van de bekendste simulatietools, met name de volgende toepassingen:
- SimulationX van ESI ITI: simulatie en dimensionering van aandrijvingen;
- ISG-virtuos van ISG: virtuele inbedrijfstelling;
- Virtual Teachware van Forward TTC: Augmented & Virtual Reality voor HMI, machinediagnostiek en leersoftware voor virtuele training.
In alle gevallen is het uiteindelijke doel om de kritieke problemen in deze fase van de levenscyclus op te lossen: De ervaring leert dat de eisen van machinebouwers onderwerpen omvatten als betere diagnostiek, kortere ontwikkelingstijden of nauwkeurigere planning bij het dimensioneren van aandrijvingen.
Machinebouwers kunnen deze toepassingen zelf toepassen, vertrouwend op oplossingen van Lenze. De fabrikant adviseert bij de keuze van geschikte tools en kan ondersteuning bieden bij modelleringssimulaties en virtuele inbedrijfstelling, zodat deze direct bij de klant kunnen worden uitgevoerd. De eerste projecten zijn al uitgevoerd en Lenze heeft ook een bijbehorende show case voorbereid die de werkwijze en de uitgebreide mogelijkheden van digitale engineering door simulatie en virtuele inbedrijfstelling demonstreert.
Verdere ontwikkeling
Terwijl nu nog verschillende gegevensmodellen nodig zijn voor de verschillende toepassingen, moeten in de toekomst gestandaardiseerde formaten en interfaces worden gebruikt. Onder de naam FMU (Functional Mock-up Units) of FMI (Functional Mock-up Interfaces) zijn reeds overeenkomstige concepten ontwikkeld. Lenze ondersteunt de gangbare gereedschappen die op de markt beschikbaar zijn en ontwikkelt ook voortdurend zijn gereedschapsketen voor digitale engineering.
Of het nu gaat om een betere diagnose, kortere ontwikkelingstijden of een nauwkeurigere planning bij de dimensionering van aandrijvingen: simulatie in digitale engineering en parallelle engineering maken het mogelijk om machineconcepten efficiënt en snel te implementeren en vooral kostenintensief herhalingswerk te vermijden. Dit wordt mogelijk gemaakt door interdisciplinaire ontwikkeling, waarbij met name besturings- en IoT-software al in de vroege concept- en ontwikkelingsfasen op een virtuele machine kan worden getest en gevalideerd.
