W fabryce Siemensa w Tübingen, mieście w południowo-zachodnich Niemczech, 450 pracowników zaangażowanych jest w produkcję przekładni do silników elektrycznych. Silniki SIMOGEAR wykorzystywane są np. w transporcie bagaży na lotniskach. Każdego dnia, 40 obrabiarek wytwarza komponenty do ok. 600 silników. Liczba różnorodnych wariantów tych silników to 1037!

Powiedzieć, że indywidualizacja produktów w fabryce w Tübingen stanowi wyzwanie, to nic nie powiedzieć. Jednakże centrum produkcyjne w Tübingen pokazuje, że regularne korzystanie z produktów umożliwiających cyfryzację sprawia, że nawet tak różnorodne środowisko produkcyjne może stać się znacznie bardziej produktywne.

„Jako wiodąca fabryka firmy Siemens, jesteśmy odpowiedzialni za optymalizacje procesów przed wdrożeniem ich w innych fabrykach i centrach montażowych na całym świecie”, wyjaśnia Satyanarayan Chavhan, kierownik projektu ds. cyfryzacji w fabryce w Tübingen.

„W dzisiejszych czasach nie możemy pozwolić sobie na przeprowadzanie eksperymentów w rzeczywistym środowisku produkcyjnym. Dlatego też jedną z naszych najważniejszych zasad jest sprawdzanie nowych rzeczy najpierw w świecie wirtualnym”.

Zaawansowane operacje obróbcze wykorzystujące bardzo specyficzny układ uchwytów prowadzone są w fabryce w Tübingen  na wysokiej jakości frezarkach i tokarkach. Celem tych operacji jest opracowywanie rozwiązań dla jak najszerszego spektrum wyzwań występujących w tym złożonym środowisku produkcyjnym. Programy CNC nie mogą być dziś generowane i sprawdzane na samej obrabiarce. Jeśli to możliwe, każdy potencjalny problem powinien zostać przewidziany z góry. W szczególności w przypadku wielokanałowych tokarek (czyli tam, gdzie narzędzia umieszczone w różnych uchwytach obrabiają ten sam komponent z wykorzystaniem różnych programów CNC) symulacja procesu produkcji jest w dużym stopniu nieunikniona. Jednym z powodów są np. bezustannie zmieniające się układy uchwytów czy technologie. W takich przypadkach, monitorowanie i zapobieganie kolizjom może odbywać się jedynie poprzez efektywne kosztowo i czasowo symulacje.

Faza „docierania” innych programów CNC nie może opóźniać produkcji komponentów silników ani zablokowania obrabiarek. Wysokie koszty operacyjne tych złożonych, wielokanałowych obrabiarek nie pozwalają na niepotrzebne przestoje. Okresy bezproduktywne, takie jak np. czas na przygotowanie obrabiarki do kolejnej operacji, muszą zostać skrócone do minimum. Kolejną ważną rzeczą jest wiedza na temat czasu trwania operacji, a więc i planowanie strategii procesu produkcji poprzez przypisywanie kolejnych prac poszczególnym obrabiarkom. Pomaga to zoptymalizować wykorzystanie zasobów: obrabiarek, narzędzi oraz pracowników.

Dlatego też dział planowania produkcji CNC w Tübingen regularnie korzysta z łańcucha procesu CAD/CAM-CNC. Poza wygenerowaniem programu CNC offline przy użyciu NX CAM, bardzo ważne jest również skorzystanie z cyfrowego bliźniaka każdej z obrabiarek w NX CAM. Symulacja z wykorzystaniem wirtualnego Sinumerik SINUMERIK (VNCK) oraz wirtualnej obrabiarki zapewnia wysoki stopień niezawodności procesu, nawet w tak złożonym środowisku obróbczym.

Po przeprowadzeniu symulacji z uwzględnieniem obrabiarki przy pomocy łańcucha procesu CAD/CAM-CNC oraz sprawdzeniu potencjalnych błędów i określeniu czasu trwania operacji, kolejnym krokiem jest zaplanowanie i symulacja najbardziej efektywnej koncepcji produkcji. Do gry wchodzi kolejny cyfrowy bliźniak - Plant Simulation. Plant Simulation pozwala na przeprowadzenie symulacji przepływu zadań produkcyjnych oraz materiałów, jak również obliczenie czasu trwania wszystkich operacji. To narzędzie symulacyjne modeluje całość parku maszynowego w danym centrum produkcyjnym lub przynajmniej określoną jego część. Następnie przyporządkowuje każdej obrabiarce odpowiedni przedział czasowy obejmujący zarówno samą operację, jak również przygotowanie do produkcji oraz średni czas na usunięcie błędów. Dzięki temu można określić najlepsze ścieżki i kombinacje dla różnych produktów i scenariuszy co pozwala np. na maksymalne zwiększenie poziomu przepustowości.

Arnold Hauler, odpowiedzialny za planowanie produkcji i montażu w fabryce w Tübingen, tak opisuje konkretny przykład wykorzystania tego narzędzia: Podczas planowania produkcji obudowy przekładni braliśmy pod uwagę kilka opcji. Dzięki Plant Simulation byliśmy w stanie wybrać najlepsze rozwiązanie pod kątem wykorzystania zasobów ludzkich i sprzętowych, jak również optymalizacji kosztów. Porównanie różnych opcji produkcyjnych w świecie rzeczywistym wymagałoby bardzo dużych wydatków na dodatkowy sprzęt. A więc bez możliwości przeprowadzenia symulacji, na pewno nie przeprowadzilibyśmy porównania.

Wykorzystanie cyfrowych bliźniaków pomaga przetestować różne modyfikacje procesu produkcyjnego, nowe koncepcje oraz ich wpływ na cały rok biznesowy bez konieczności ingerencji w aktualne procesy produkcyjne.