Digitální 3D modely pomáhají s návrhem, provozem i optimalizací výroby

Digitální 3D modely v průmyslovém prostředí

Pomocí digitálních 3D modelů lze předem ověřit funkčnost návrhu i zaškolit obsluhu nových strojů, zařízení či dokonce celých výrobních komplexů. Pokud jsou tyto modely následně udržovány aktuální, mohou být užitečné i v reálném provozu a pro potřeby údržby, popřípadě poslouží při další optimalizaci či následných úpravách.

Moderní výrobní zařízení a automatizované produkční linky či procesy představují velmi komplexní systémy se složitým návrhem, realizací a souvisejícím řízením. Již počáteční návrh takových systémů výrazně usnadňují digitální modely, na kterých lze předem, v závislosti na míře podrobností modelu, simulovat fyzické rozmístění všech zařízení a testovat jejich vzájemnou interakci i kompletní řízení se všemi vstupními a výstupními rozhraními. S pomocí podrobného modelu se lze vyhnout mnoha rizikům při návrhu nových i při inovacích stávajících technologií. Vhodně navržený model může rovněž pomoci ověřit, že navrhovaná technologie splní nutné předpisy a nařízení související s bezpečností výroby.

Jak model vzniká

Podobně jako v případě architektonických návrhů nebo designů interiérů využívá i 3D modelování výrobních zařízení připravené modely strojů a různé knihovny dalších prvků. Z praxe víme, že pro řadu výrobců se dodávka digitálních modelů k jejich produktům již dnes stává samozřejmostí. Tyto jednotlivé komponenty lze pak v rámci vytvářeného modelu rozmístit a vzájemně propojit stejným způsobem, jakým budou později interagovat ve fyzickém světě. Takovýto 3D model pak představuje digitální dvojče reálného procesu a může být napojen jak na simulovaný, tak i reálný řídicí systém.  Součástí modelu mohou být dokonce ovládací prvky, například plně funkční operátorské panely.

Všechny součásti modelu není nezbytně nutné vytvářet se stejnou úrovní detailů – důležité je zaměřit se na nejdůležitější a nejkritičtější části výrobního procesu, kde může docházet k problémům a/nebo které poskytují největší prostor pro optimalizaci. V případě, že do vytvářeného modelu potřebujeme začlenit i již existující část technologie (např. existující výrobní zařízení, linku či proces), pro kterou nemáme vhodný model, pak máme několik možností. Vedle vytvoření jejich kompletního digitálního dvojčete je například možné omezit se jen na jednoduchou aproximaci v podobě signalizace stavů stroje či zařízení.

Simulace výroby a zaškolení obsluhy

Kromě již zmiňovaného využití dynamického 3D modelu pro účely návrhu systému lze model, pokud je dostatečně věrný, využít i ke zrychlení nezbytného zaškolení obsluhy nového výrobního zařízení, se kterou lze začít mnohem dříve, než je technologie fyzicky instalována. Na digitálním modelu lze navíc simulovat nejen běžný provoz, ale rovněž navodit i různé jiné stavy a scénáře, např. poruchy. Podobně jako piloti dopravních letadel může mít tedy i personál obsluhující výrobní linku za sebou mnoho hodin praktického výcviku na simulátoru, ještě předtím, než je mu umožněno začít ovládat skutečnou technologii.

Digitální model a reálný provoz

Role digitálního modelu nemusí skončit s uvedením výrobní technologie do provozu. Model lze i nadále využívat k simulacím různých stavů, včetně například i odstávek a servisních zásahů, kontinuálního školení obsluhy, a především také při následné optimalizaci jednotlivých částí výrobního procesu či dodatečných úprav. Nezbytnou podmínkou je však udržování modelu ve stavu, který bude odrážet aktuální, a tedy reálný stav simulovaného procesu.

Digitální modely výrobních zařízení jsou dnes samozřejmostí například v automobilovém průmyslu, kde se detailně modelují jednotlivé procesy na výrobních linkách. Cílem je získat daleko větší kontrolu nad komplexním výrobním procesem, ve kterém každá neefektivita nebo přerušení výroby znamená velkou finanční ztrátu. Modelování a simulace najde své uplatnění například i v potenciálně nebezpečných výrobních procesech, kde je nezbytné dodržovat přesné postupy a bezpečnostní opatření. Model se základní úrovní podrobností ale může využít třeba i menší podnik plánující rozšíření výroby, který potřebuje s jeho pomoci zjistit pouze to, jaké kapacity a zdroje bude nově potřebovat. Vždy je tedy třeba dopředu dobře zvážit k jakému účelu bude 3D model sloužit a podle toho do něj náležitě investovat.

S rostoucí dostupností modelů strojů a zařízení od jejich výrobců a klesající cenou za nezbytnou výpočetní kapacitu, na které jsou modely provozovány, bude digitální modelování využívat stále více uživatelů pro jejich výše popsané výhody.

Jan Bezdicek
Zveřejněno 12 Únor 2020 Autor Jan Bezdicek, Director of Research & Development, Prague, Rockwell Automation
  • Kontakt:

Automation Today

Společnost Rockwell Automation vám spolu se svými partnery nabízí své mimořádné znalosti, které vám pomohou s návrhem, implementací a podporou vašich investic do automatizace.

Registrace k odběru

Získejte nejnovější informace o technologických trendech a řešení od Rockwell Automation.