Jakie korzyści przynosi zastosowanie cyfrowych kopii robotów czy zrobotyzowanych procesów

1 rok temu

Fabryki rozwijające się zgodnie z zasadami Przemysłu 4.0 potrzebują coraz szybszego projektowania i implementowania zrobotyzowanych procesów przemysłowych takich jak spawanie, frezowanie, lakierowanie czy malowanie. W Polsce wciąż wiele zakładów oferuje tego typu usługi w trybie krótkoseryjnym, co oznacza, iż muszą często przeprogramowywać roboty, by te mogły wykonywać nowe zadania.

Z pomocą przedsiębiorcom może przyjść technologia cyfrowych bliźniaków, a więc wirtualnych kopii realnych maszyn, realizujących realne zadania. Ich wykorzystanie na wielu poziomach usprawnia funkcjonowanie zakładu przemysłowego oraz, co ważne, umożliwia też szybkie przezbrajanie zrobotyzowanych linii produkcyjnych i dostosowywanie się do potrzeb rynku.

Cyfrowy bliźniak to stanowisko wirtualne odwzorowujące rzeczywisty obiekt. Daje to możliwość stworzenia modelu 3D zarówno maszyny, jak i obrabianego przez nią detalu, ale też symulowania samego procesu. Można to zrealizować dzięki wykorzystaniu skanera lub/ oraz poprzez manualne wprowadzenie do systemu parametrów obu obiektów oraz określenie, jakiego rodzaju zadania mają być wykonywane. Dzięki temu można symulować procesy obróbki i obserwować je w postaci animacji na ekranie komputera.

Co daje cyfrowy bliźniak?

Zacznijmy od pierwszej grupy. Na etapie projektowania, gdy pojawia się pomysł na to, jak zrealizować np. obróbkę danego detalu, wykorzystanie cyfrowego bliźniaka daje następujące korzyści:

Cyfrowy bliźniak w robotyzacji

Pozwala relatywnie gwałtownie sprawdzić, czy możliwe jest zrealizowanie nowego zadania, bez ponoszenia kosztów implementacjiDaje możliwość określenia wydajności produkcji zanim się ona rozpocznie Pozwala programować roboty off-line

Technolog lub inżynier projektujący proces może przeprowadzić jego symulację i sprawdzić, jak porusza się ramię robota – czy jest to ruch najbardziej efektywny, czy nie ma ryzyka kolizji z innymi obiektami. Ewentualne błędy można łatwo skorygować, bez ponoszenia kosztów.	Uruchomienie zrobotyzowanego procesu jako cyfrowego bliźniaka, pozwala przeprowadzić symulację zużycia surowców i energii w dowolnym czasie, oszacować prędkość obróbki poszczególnych detali, a tym samym oszacować, na ile efektywny jest proces zarówno pod względem operacyjnym, jak i ekonomicznym.	Tradycyjnie roboty programowane są dzięki tzw. teach pendanta – panelu podłączanego do maszyny, który pozwala uczyć ją poszczególnych sekwencji ruchów lub dzięki komputera i systemu narzędziowego. Jednak proces uczenia jest znacznie łatwiejszy z wykorzystaniem cyfrowego bliźniaka. Dzięki łatwemu w obsłudze interfejsowi można wprowadzić do systemu trajektorie ruchów ramienia robota i linie, po których ma się poruszać narzędzie – czy to w procesie spawania, czy frezowania, czy lakierowania, tak aby osiągnąć pożądany efekt.

Druga grupa korzyści wynikających z zastosowania cyfrowego bliźniaka w robotyzacji koncentruje się wokół optymalizacji procesów, a te korzyści to:

Możliwość usprawniania pracy realnego systemu, dzięki symulacjom modyfikacji, dokonanych na cyfrowym bliźniaku Możliwość zbierania i analizowania danych na temat pracy realnego systemu

Jeśli technolog ustali, iż jakaś część procesu jest nieefektywna, może na cyfrowym bliźniaku przeprowadzić szereg symulacji, które pokażą, jakiego rodzaju ulepszenia procesu przynoszą najlepsze rezultaty. Dopiero w następnym kroku zmodyfikuje oprogramowanie robota, by te zmiany wprowadzić w życie.	Technolog, na podstawie tych danych, jest w stanie zmodyfikować pracę robota, by była bardziej efektywna.

Jakie wyzwania niesie wykorzystanie cyfrowego bliźniaka?

Stworzenie relacji pomiędzy obiektem a bliźniakiem

Cyfrowy bliźniak tym lepiej spełnia swoją funkcję, im lepiej odwzorowuje rzeczywiste obiekty i procesy. Wyzwaniem jest więc zarówno stworzenie modelu 3D maszyn oraz symulacji procesu, jak i stałe kalibrowanie go. Pomagają w tym między innymi rozwiązania takie jak TouchSensing, które pozwalają gwałtownie ustalić położenie np. obrabianego detalu w realnym środowisku i uaktualnić jego odwzorowanie w cyfrowym bliźniaku.

Szkolenie operatora cyfrowego bliźniaka

Cyfrowy bliźniak, mimo sporej autonomii, potrzebuje operatora. Kluczowym wyzwaniem jest przeszkolenie do jego obsługi osoby, która ma bardzo dużą znajomość procesu. Tylko wtedy poszczególne etapy zostaną należycie odwzorowane, a wnioski dotyczące optymalizacji przyniosą pozytywne skutki.

Stworzenie autonomicznych cyfrowych bliźniaków

Dzięki rozwojowi sztucznej inteligencji i systemów uczenia maszynowego, wiele funkcji cyfrowych bliźniaków się automatyzuje. Wyzwaniem dla zakładów korzystających z tej technologii jest takie zaprojektowanie procesów, by częściowo lub całkowicie mogły być kontrolowane przez cyfrowego bliźniaka, bez udziału człowieka.

Dla kogo jest cyfrowy bliźniak procesów zrobotyzowanych?

To rozwiązanie jest przede wszystkim dla firm, które podążają za trendami Przemysłu 4.0, które są świadome nowych wyzwań. Istnieją duże przedsiębiorstwa, które korzystają z tego typu rozwiązań, ale też niewielkie zakłady produkcyjne. Fabryki zajmujące się produkcją niskoseryjną z pewnością skorzystają na wdrożeniu. Ponieważ jednak współcześnie wszystkie przedsiębiorstwa mierzą się ze zmiennością rynku, dlatego coraz ważniejsze staje się wykorzystywanie narzędzi pozwalających gwałtownie dostosować się do tych zmiennych potrzeb. Cyfrowy bliźniak to jedno z najważniejszych rozwiązań tego typu.