完全な仮想環境でのシミュレーションおよび最適化

完全な仮想環境でのシミュレーションおよび最適化

 

デジタルエンタープライズスイートでのバーチャル試運転によるメリット

デジタル化は益々複雑な製品をより早く市場に投入するための新たなチャンスを提供し、最高の品質でより優れた柔軟性と効率性を可能にします。これは、バリューチェーン全体に沿った全体的なアプローチによって可能になります。

新しい製造機械、セル、あるいは生産ラインの試運転は、プロジェクトの重要な段階です。機械工学、電気システムやオートメーションからなるシステム全体が計画どおりに稼動するかどうかが示されます。計画外の動作は直ちに遅延や大きなコストにつながる恐れがあります - バーチャル試運転は、このリスクを大幅に低減します。

第一段階は、機械の物理的・運動学的特性をマッピングする 3D データに基づいてメカトロニクスモデルを準備することです。このバーチャルモデルは、実際のシステムの実際の PLC プログラムにリンクされているため、オートメーションシステム全体を検証することができます。要件に応じて、リアルまたはバーチャルコントローラーをこの目的で使用することができます。これら2つのシミュレーションモデルを組み合わせることで、現実の機械装置の動作のシミュレーション、検証、そして最適化に役立つデジタルツイン (Digital Twin) が作成されます。得られたすべての見識や検出された故障/エラーは、実際の生産開始に先立って、最適化するために使用することができます。これにより、実際の試運転時間の短縮、リスク低減、そしてコスト削減が実現されます。

故障/エラーの早期除去

シックスシグマモデルで、起こりうる故障/エラーを早期に検出することの重要性について説明します。これは、ビジネスプロセス中に発生するエラー発生率を算出するのに役立ちます。モデルの重要な発見は、検出されなかった故障/エラーがバリューチェーンに沿って伝播するということです。故障/エラーの検出が時間的に遅くなるほど、その修理/修正コストは高くなります。開発段階あたりのコストは10倍にも達します。そのため、バーチャル試運転は、機械装置やプラントの製造メーカーや製造業全般に大きな可能性を秘めています。

新たなアプローチで

機械装置を迅速かつ確実なものに

開発中に、その機械装置を予定通りに生産を開始する能力を脅かす可能性がある多くのリスクが存在します。それでは、なぜ最終的なアセンブリまで待機して、機械装置の学際的検証を開始するのでしょう?

シーメンスのバーチャル試運転では、開発段階の早い段階で機械装置の試運転試験を実施することができます。リスクを冒すことなく、もしも... だったらというシナリオをテストすることができ、エンジニアリングエラー率が低下し、セキュリティが検証されます - 機械装置が実際に存在する前でさえ。

仮想環境で検出された問題や故障の修理が高くつくことはありませんし、迅速かつ効率的に除去することができます。実際の機械装置の組み立て中に、バーチャルマシンを PLC コードのテストやデバッグに使用できるため、リソースをより効果的かつ柔軟に活用することができます。

バーチャル試運転を使用した機械装置の試験やシミュレーションにより、実際の試運転への円滑な移行が可能になります。これにより、コストがかかり、危険で時間がかかる試運転段階が大幅に短縮されます。お客様の施設内でしか検証できないことが多い大型で複雑な機械装置も、お客様の生産ラインのデジタルツインを使用して事前に試験することができます。従って、シーメンスのバーチャル試運転は、現実の機械装置へのコストがかかる破損を防止するのに役立ちます。現実の機械装置の試運転にかかる合計時間を最大で 70% 短縮することができます。

設計、構築、プログラミングの各段階をネットワーク化し、並列化することで、シミュレーションと試験によって、実際の試運転の前に生産システムとプロセスを徹底的に最適化することができます。次世代製品のアイデアでさえも、シミュレーションプロセスで得られる柔軟な対策 (柔軟性) と効率性という恩恵を享受することができます。

デジタルモデルは、バーチャル試運転用のデジタルモデルを作成するときに時間を節約するための多くの方法を提供する、Mechatronic Concept Designer を使用して効率的に構築されます。これらには、メカトロニクスコンポーネントの再利用、機械コンポーネントのリンクやキネマティック化が含まれます。

 

シミュレーションを通じて、これらのモデルを開発の初期段階で使用して、代替ソリューションを試すことができ、更には実際のコントローラーに接続してマシンの概念を検証することもできます。この接続はリアルコントローラー (SIMATIC、SINUMERIK) またはバーチャルコントローラー (PLCSIM Advanced) と確立することができます。実際の PLC コードを使用することで、開発段階の早い段階でも非常に現実的なシミュレーションを実行できます。

 

デジタルツインは、バーチャル試運転に使用できるだけでなく、マシンオペレーターのトレーニングにも使用できます。このようにして、物理的な世界で作業を開始する前に、機械装置やシステムの取り扱いとヒューマンマシンインターフェース (HMI) に慣れていただくことができます。これにより、機械への緩和時間を短縮することができます。

標準データベース

あらゆる開発段階のための 1 つのポートフォリオ

バーチャル試運転は、一貫したデータベースによって可能になります。コンポーネントの仮想表現 - デジタルツインとしても知られます - は、自動化が明確な設計および構築から自動化までの段階で、相互に通信できます。

シーメンスは、製品ライフサイクル管理 (PLM) 用のソフトウェアツールを使用した設計を TIA (Totally Integrated Automation) のオートメーションコンポーネントに厳密にリンクさせることでこれを可能にします。この包括的な全体的な (E2E) ポートフォリオは、幅広い独自の検証オプションを提供します。

さらに詳しく

完全に統合されたソリューション

シーメンスの完全に統合されたソリューションは、設計やオートメーション化から生産施設の工作機械まで、バーチャル試運転をサポートします。シミュレーションと試験により継続的に最適化できる製品や製造のデジタルツインは、共有データモデルを使用して作成されます。

設備のための提供

オートメーションポートフォリオ