Przemysł 4.0 oznacza inteligentne łączenie w sieci maszyn i procesów za pomocą technologii komunikacyjnych i informacyjnych. Zakłady produkcyjne projektowane są z punktu widzenia zindywidualizowanych produktów. Automatyzacja produkcji zyskuje coraz większe znaczenie. Głównymi zadaniami są tutaj monitorowanie i sterowanie robotami przemysłowymi, obrabiarkami i złożonymi systemami produkcyjnymi.

Wyzwania związane z planowaniem i wdrażaniem takich systemów oraz ich automatyzacją są wielorakie. Obejmują one zastosowanie techniki pomiarowej i sterującej, projektowanie i programowanie robotów przemysłowych, aż po wdrażanie bezpieczeństwa maszyn i instalacji.

Faza planowania i projektowania w 3D

Zazwyczaj wykorzystywane w fazie planowania i projektowania symulacje 3D pozwalają bardziej precyzyjnie symulować procesy i maszyny, optymalizować je oraz minimalizować ryzyko związane z tymi procesami.

Innym obszarem zastosowań symulacji 3D jest planowanie rozmieszczenia. Pomaga w opracowaniu skutecznej koncepcji systemu – zarówno podczas planowania nowych projektów, jak i istniejących systemów. W zależności od przypadku planistycznego, zakresu projektu i wielkości zakładu można zaoszczędzić na kosztach. Dzieje się tak dlatego, że symulacja 3D już na wczesnym etapie planowania pokazuje, przy jakim układzie systemu można osiągnąć optymalne wyniki produkcyjne. Zapobiega to późniejszym błędom lub trudnościom, optymalizuje przepływ materiałów w całym zakładzie, zwiększa przepustowość i zmniejsza koszty obsługi materiałów. Ponadto można efektywnie wykorzystać siłę roboczą, zabezpieczyć sprzęt i przestrzeń, a także zmniejszyć nakłady inwestycyjne i koszty operacyjne.

Faza realizacji i eksploatacji

Po koncepcyjnym zaplanowaniu instalacji i konstrukcji mechanicznej następuje wdrożenie i eksploatacja instalacji. Szczególnie w fazie wdrażania projektów automatyki zastosowanie narzędzia symulacyjnego zapewnia szczególnie przydatne wsparcie w postaci wirtualnego uruchomienia.

Opracowywanie programów sterujących dla sterowników PLC i robotyki można rozpocząć jeszcze przed udostępnieniem rzeczywistego sprzętu. Wadliwe lub nie w pełni sprawne elementy są naprawiane w przestrzeni wirtualnej i ponownie testowane przed ponownym zainstalowaniem w zakładzie.

Analiza wydajności dla lepszej produkcji

Uzyskane wyniki symulacji stanowią główny element procesów optymalizacji w produkcji. Wspierają użytkownika w analizie wydajności i umożliwiają m.in. ocenę symulacyjną, analizę przepływu materiałów, wykorzystanie i porównanie scenariuszy.

Dzięki platformom do symulacji 3D, takim jak Visual Components, wyniki symulacji mogą być widoczne w postaci wykresów liniowych, obszarowych, słupkowych lub kołowych. Są one konfigurowane i wyświetlane na specjalnym pulpicie statystyk. Ułatwia to na przykład wizualizację zachowania zautomatyzowanej linii produkcyjnej.

Ponadto można zidentyfikować ewentualne wąskie gardła i określić wpływ zmian na wydajność produkcji. Żeby umożliwić dalsze badania, wyniki symulacji można wyeksportować do pliku PDF lub pliku programu Excel, co pozwala na ich dalszą ocenę i porównanie.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Silniki elektryczne

Symulacje pomogą lepiej chłodzić silniki elektryczne

Silniki elektryczne wymagają efektywnego chłodzenia. Coraz częściej zamiast mediów suchych wykorzystuje się w tej roli wodę. A to sprawia, że podczas projektowania napędu trzeba także uwzględnić kwestie związane z układem chłodzenia i dynamiką płynów. Pomocna w tym może okazać się nowa metoda symulacji przepływu cieczy – tzw. metoda ruchomych cząstek (MPS).

Precyzyjna analiza oraz wynikające z niej dostosowanie i optymalizacja linii produkcyjnej trwale zwiększają wydajność systemów. Jest to jedno z głównych zadań przy stosowaniu komponentów automatyki w złożonych systemach produkcyjnych. Ostatecznie ich celem jest połączenie procesów w sposób zautomatyzowany, aby produkować więcej przy niższych kosztach.

Cyfrowy bliźniak i wirtualna rzeczywistość

Ponadto symulacje 3D mogą wspomagać tworzenie cyfrowego bliźniaka, zarządzanie nim i jego wykorzystywanie. Symulacji 3D można używać na wiele sposobów w całym cyklu życia produkcji. Można ją stosować już na pierwszych etapach planowania fabryki, ale także podczas budowy, rozruchu i późniejszej konserwacji. Zaletą tego rozwiązania jest to, że nie trzeba uruchamiać ani prawdziwego systemu, ani prawdziwej celi robota. Zamiast tego model jest najpierw testowany i sprawdzany w realistycznym symulowanym środowisku.

Obecnie cyfrowy bliźniak stanowi najlepszy przykład zastosowania symulacji 3D. Razem tworzą użyteczne narzędzie do obsługi sieciowych zakładów produkcyjnych. W ten sposób można testować maszyny i procesy bez konieczności ponoszenia wysokich nakładów inwestycyjnych, jak w przypadku pracy na żywo. Takie zastosowania poprawiają wydajność i jakość produktów, zmniejszają liczbę nieplanowanych przestojów i skracają czas rozruchu.

Rzeczywistość wirtualna (VR) staje się coraz bardziej powszechna także w inżynierii mechanicznej i budowie maszyn. Obraz cyfrowy ułatwia na przykład opanowanie złożonych zależności w automatyce i przewidywanie procesów. Również w tym przypadku platformy symulacji 3D stanowią skuteczne narzędzie. Ułatwiają one współpracę z klientami, walidację koncepcji i rozważania ergonomiczne. Na przykład za pomocą gogli VR można w realistyczny sposób pokazać nowy zakład klientowi, który znajduje się w dowolnym miejscu na świecie.