Digitální obálky komponent výroby a digitální dvojčata: významné kroky pro strojírenství budoucnosti

Dr. Volker Franke je generálním ředitelem společnosti HARTING Applied Technologies, obchodní jednotky pro výrobu nástrojů a konstrukci speciálních strojů. Dr. Franke a jeho tým jsou potenciálními uživateli digitální obálky komponent výroby a digitálního dvojčete ve společnosti HARTING. Digitální dvojče různých komponentů se používá pro vytvoření komplexnějšího digitálního dvojčete strojů, systémů a zařízení. Pro magazín tec.news hovořil o praktických zkušenostech a vyhlídkách do budoucna. 

tec.news: Dr. Franke, jaká je vaše role uživatele digitálního dvojčete a s jakými tématy se potýkáte?

Dr. V. Franke: Na začátku je důležité rozlišovat mezi vlastním procesem konstrukce strojů a navrhování závodů na jedné straně a fází používání nově vytvořeného výrobku na straně druhé. Ve strojírenství se setkáváme s různými výzvami: složitost řešení se zvyšuje, protože je do strojů například nutné začleňovat stále více dílčích systémů – testovací systémy a napojení na systémy sledování, aplikace pro poskytování a zpracovávání údajů o spotřebě energií nebo také zaměření na budoucí prediktivní údržbu. 

tec.news: Stal se svět strojírenství mnohem složitějším?

Dr. V. Franke: Ano, to je určitě pravdivý výrok. Zavádí se stále více IT systémů, které je třeba zahrnout hned na začátku inženýrského procesu. Zároveň se musíme vyrovnat se situací, že nejsou specifikace řešeného problému jasně popsány a objevují se až v průběhu času. Celý proces vývoje tedy vyžaduje významný podíl agility. Kromě toho musíme brát v úvahu také dovednosti i dostupnost vývojářů. To znamená, že kromě obecné dostupnosti pracovních sil je stále obtížnější najít takové odborníky, kteří disponují správnými znalostmi, aby se dokázali vypořádat s tak složitými úkoly.

tec.news: Jakým způsobem řešíte téma automatizace inženýrského procesu?

Dr. V. Franke:  Velmi intenzivně se zabýváme tématem „systémového inženýrství“. V dnešní době není možné posuzovat komplexnost pouze z mechanického nebo elektrického hlediska. Místo toho je nezbytné se na věc dívat systémově. Systémové inženýrství zde poskytuje metody a prvky, které pomáhají celý systém definovat, postupně ho vyvíjet a během dokončování ověřovat jeho funkce. A právě tyto prvky nám dodávají potřebnou agilitu, protože je díky nim možné realizovat další vývoj v jednotlivých fázích. A nakonec v oblasti automatizace přichází na řadu digitální dvojče a digitální obálka komponent výroby. Digitální obálka komponent výroby popisuje součást standardizovaným postupem tak, aby bylo možné porovnat požadavky požadovaného řešení s dostupnými technickými možnostmi komponentu a vybrat například automaticky nejvhodnější řešení.

tec.news: Co očekáváte od digitální obálky konektoru?

Dr. V. Franke: Ve strojírenství nás jako první nenapadne například konektor, ale elektrická osa, která se skládá z lineární jednotky, motoru a frekvenčního měniče. Z hlediska výkonnostních parametrů musí být tyto prvky navrženy tak, aby splnily například úkol přemístit desetikilogramové závaží o 500 milimetrů během 0,5 sekundy. To následně určuje rozměry požadovaných součástí. V tomto okamžiku hraje roli také konektor, protože nabízí funkci připojení tohoto motoru. Moje požadavky realizované u digitální obálky konektoru se týkají 

tec.news: Považujete konektor za součást systému?

Dr. V. Franke: Ne, konektory vnímám stále jako připojovací prvky, které se následně vkládají do obálky mechatronické součásti nebo modulu, i když je konektor vybaven dalšími funkcemi. Předpokládejme, že v rámci své aplikace musím zahrnout požadavek na vysokou dostupnost a chci u konektoru použít monitorování teploty, vibrací a párovacích cyklů. Tyto faktory bude nutné naplánovat a zmapovat v rámci digitální obálky komponent výroby, aby bylo možné zvolit správné provedení součásti. Bez digitální obálky komponent výroby bych neměl možnost najít stejný konektor během inženýrského procesu.

Der Endanwender wird allerdings nicht den Zustand des Steckverbinders sehen, sondern einen aggregierten, konsolidierten Zustand, beispielsweise für ein Maschinenmodul. Bei dem Schalenmodell kann sich von Schale zu Schale der Gesamtcharakter ändern. Dies ist im Prinzip vergleichbar mit einer realen Konstruktion: Wenn ich eine Maschine zusammenbaue, sehe ich auch nicht mehr primär die Schraube, sondern eher die gesamte Maschine und deren Funktion – vergleichbar mit einem Ölgemälde, bei dem die einzelnen Striche erst das Gesamtbild ergeben.

tec.news: V čem vidíte největší přínos digitálních dvojčat?

Dr. V. Franke: Pokud jde o inženýring, je možné zajistit vyšší efektivitu a flexibilitu procesů a přizpůsobit se požadavkům zákazníků v podstatě v reálném čase. Na straně programování je ve stejné míře důležitá efektivita a dokonce automatizace, aby bylo možné řídit potenciální datové toky s rozdílným složením a účelem. V oblasti aspektů životního cyklu bude možné v budoucnu nabízet více služeb, avšak zároveň výrazně snížit náročnost jejich implementace.