Projektowanie konstrukcji maszyn przy pomocy cyfrowego bliźniaka

Firma manroland Goss rozpoznała znaki czasu i obecnie opracowuje komponenty systemów peryferyjnych przeznaczone do zastosowania w całkowicie cyfrowym obiegu pracy (dokumentów). Pierwszym zastosowaniem tych rozwiązań w praktyce jest obejmujący kilka wózków, sekcje przenośników taśmowych oraz obrotnice, system transportu rolkowego, służący do obsługi jednego lub więcej zespołów drukujących.

Pierwszym krokiem w kierunku cyfrowego bliźniaka jest zaimportowanie modelu 3D instalacji do oferowanego przez firmę Siemens systemu NX Mechatronics Concept Designer oraz „kinematyzacja” odpowiednich elementów. To rozwiązanie służy między innymi do zwymiarowania napędów, określenia właściwości kinematycznych i dynamicznych, zdefiniowania obszarów kolizji oraz symulacji sekwencji ruchu.

PLCSIM Advanced umożliwia stosowanie wirtualnych sterowników PLC, co pozwala w wygodny sposób testować i optymalizować przeznaczone dla nich oprogramowanie oraz z wyprzedzeniem uruchamiać wirtualnie rozwiązanie do automatyzacji. Platforma symulacyjna SIMIT umożliwia również włączenie do symulacji fizycznych sterowników SIMATIC lub urządzeń HMI.

Podejście cyfrowe zmienia konwencjonalny, sekwencyjny proces tworzenia rozwiązań i umożliwia równoległą pracę nad projektem z udziałem wszystkich uczestników procesu: projektantów, inżynierów mechaników i elektryków, a także programistów.

Teraz zadanie polega na zinternalizowaniu cyfrowego obiegu pracy (workflow), jego doskonaleniu oraz wykorzystaniu przy tworzeniu przyszłych rozwiązań.

Seria maszyn offsetowych Varioman została zaprojektowana jako platforma, której rdzeń stanowią ekonomiczne, zmiennoformatowe, offsetowe urządzenia drukujące. W zależności od potrzeb rozwiązanie umożliwia zintegrowanie urządzeń wklęsłodrukowych, fleksograficznych i innych, dzięki czemu platforma jest bardzo uniwersalna. Dostrzegli to również zarządzający nową fabryką opakowań mrożonek, gdzie w głównym obszarze produkcji zainstalowano system „Varioman c:line”, umożliwiający nadruk na kartonach. Przy prędkości taśmy na poziomie 400 m/min i szerokości zwoju do 1 300 mm linia będzie drukowała ponad 2 500 pudełek do pizzy na minutę. Możliwość zmiany motywu drukowanego na pudełkach w czasie poniżej czterech minut sprawia, że nawet produkcja mniejszych partii staje się ekonomiczna.

Zwinny cyfrowy obieg pracy (workflow) zapewnia znaczne oszczędności czasu, a co za tym idzie obniżenie kosztów.

Już na wczesnym etapie prac rozwojowych iteracyjny proces pozwala eliminować błędy przy niewielkim nakładzie pracy, dzięki czemu programy o znacznie wyższym stopniu dojrzałości niż poprzednio pozwalają na skrócenie rzeczywistego czasu uruchomienia systemu. Nawet w ramach pierwszego projektu cyfryzacji (digitalizacji), o nazwie „Transport rolkowy”, programiści przewidują możliwość skrócenia czasu uruchomienia systemu z 20 - 25 osobo-tygodni o co najmniej 10 osobo-tygodni. To oznacza, że potrzebny czas jest prawie o połowę krótszy w porównaniu z procedurą konwencjonalną, a proces uruchomienia produkcji jest znacznie bardziej bezpieczny.

Takie rozwiązanie pozwala również obniżyć poziom ryzyka i przyspieszyć proces doprowadzenia do niezawodnej pracy urządzeń drukujących w środowisku produkcyjnym. Ponadto, symulacja pozwala na uproszczone porównywanie różnych rozwiązań. W tym przypadku udało się zweryfikować, że preferowane rozwiązanie będzie w stanie w sposób niezawodny zapewnić uzupełnianie rolek.

W ogólnym przypadku, cyfrowy bliźniak umożliwia również prowadzenie szkoleń, dzięki czemu personel zajmujący się obsługą serwisową (utrzymaniem) oraz operatorzy mogą być szkoleni w dowolnym czasie, z dala od bieżącej produkcji. Takie rozwiązanie otwiera również zupełnie nowe możliwości w zakresie działań związanych ze sprzedażą.

Dzięki wprowadzonej w 2020 roku nowej koncepcji automatyzacji, manroland Goss będzie w przyszłości polegać prawie całkowicie na sprzęcie i oprogramowaniu oferowanym przez firmę Siemens. Takie rozwiązanie zmniejsza nakłady przedsiębiorstwa w całym okresie eksploatacji instalacji. Począwszy od możliwości zaopatrywania się u jednego dostawcy, poprzez zintegrowany proces projektowania wszystkich komponentów za pomocą narzędzia TIA Portal i diagnostykę w trakcie eksploatacji, aż po gwarancję zapewnienia dostaw części zamiennych na całym świecie.