Význam digitálního dvojčete v konstrukci strojů a zařízení

Rozhovor s Timmem Hauschkem, ředitelem Master Data Business ve společnosti Eplan. V roce 1999 začal p. Hauschke pracovat jako konzultant ve společnosti Eplan, později přešel do oddělení produktového managementu v divizi automatizovaného inženýrství a od konce roku 2018 působí jako vedoucí oddělení „Master Data“.

Bezproblémová integrace na základě otevřených standardů z pohledu společnosti Eplan

tec.news: Jak se při pohledu na digitální tvorbu automatizačních systémů tato oblast ve společnosti Eplan vyvíjela v průběhu let?

T. Hauschke:Kořeny tohoto vývoje sahají v podstatě až do roku 1984, kdy byla založena společnost Eplan – do doby, kdy byly učiněny první pokusy o kreslení schémat zapojení bez použití inkoustu. To byl v podstatě předchůdce prvního digitálního dvojčete. Ve skutečnosti tedy popisujeme digitální reprezentaci stroje nebo zařízení ve smyslu elektrotechnické automatizace. Toho můžeme dosáhnout přímo v rámci dokumentace Eplan, což je základem silného rozvoje, který jsme v této oblasti ve společnosti Eplan v posledních letech zaznamenali. Přešli jsme od abstraktních schémat zapojení do fyzického prostředí tím, že jsme digitálně zmapovali fyzickou řídicí skříň ve 3D podobě. Tak můžeme interpretovat, jak by měla být v ideálním případě zkonstruována ve skutečnosti. Kombinace informací ze schématu zapojení a 3D modelu řídicí skříně je základem pro její automatizovanou výrobu. Data je možné přenášet přímo do výrobních strojů – například pro společnost Rittal. Tvorbu výřezů a otvorů je možné řídit automaticky, a také lze automatizovat montáž kabeláže včetně stanovení délky.  

Když se posuneme ještě o krok dále k tématu provozu zařízení, představují výše uvedené digitální dokumenty také velmi důležitou roli. Společnost Rittal nabízí svým zákazníkům digitální schémata zapojení do kapsy, aplikaci Rittal ePocket, díky které má zákazník pomocí QR kódu přístup k digitální dokumentaci zařízení nebo řídicí skříně přímo prostřednictvím prostředí Eplan Cloud. To umožňuje efektivní analýzu chyb a zároveň minimalizaci odstávek.

tec.news: Jakým způsobem a kdy by měl podle vás vstupovat do procesu výrobce komponentů?

T. Hauschke: Vše závisí na datech zařízení – právě zde začíná spolupráce se společností HARTING: nároky na výrobce komponent jsou dnes podstatně vyšší než dříve. Všechny informace nezbytné pro dané zařízení musí být k dispozici digitálně a v jednotné podobě, aby je náš společný zákazník mohl inteligentně zpracovávat v souladu s právě popsaným hodnotovým řetězcem. Zákazník tak může plně využívat všech výhod.

V minulosti se pozornost jednoznačně soustředila na fyzické komponenty a dbalo se na dodržování technických specifikací. Minimálně stejný význam má dnes také digitální dvojče produktu. Kromě popisu fyzické podoby je třeba definovat další digitální vztahy: jak může být komponent společně se všemi svými alfanumerickými informacemi reprezentován ve schématu zapojení nebo později v obchodním procesu, aby ho bylo možné konfigurovat nebo objednat? 

Důraz je vždy kladen na informace, které projektant potřebuje, aby mohl efektivně vytvořit dokumentaci k danému zařízení.

Díky klasifikačnímu systému ECLASS, který využívá neutrální sémantiku dat a našemu datovému standardu Eplan, který popisuje potřebné technické informace, jsme navrhli účinné řešení výše uvedených problémů a minimalizovali jsme úsilí potřebné pro generování dat.

tec.news:  Na digitální dvojče nahlížíme v různých úrovních: v tomto případě na úroveň řídicí skříně jako celek. Jste tedy uživatelem jednotlivých komponentů s digitálními dvojčaty, ale používáte je také pro vytváření komponentů s digitálními dvojčaty?

T. Hauschke: Přesně tak. Digitální zařízení je nejmenší jednotkou a projektant vytváří systém pomocí našeho softwaru – systém, řídicí skříň, která má také následně svoji digitální podobu. Pokud se nyní zaměříme například na výrobní linku s pěti stroji, bude také vytvořeno digitální dvojče. Tento typ kaskádování je účelem prostředí digitální obálky komponent výroby. 

tec.news:  Digitální dvojče má tedy mnohem více možností využití než jen vytvoření řídicí skříně nebo podobného zařízení – myslíte si, že v budoucnu bude umožňovat také zajištění služeb v rámci životního cyklu?

T. Hauschke: Ano, rozhodně. Důležitá je zde samozřejmě vzájemná interakce: jak dosáhnout toho, aby se data z výroby přenášela zpět prostřednictvím výrobního dvojčete? Jinými slovy, jak lze ze systému zaznamenávat skutečná data pro účely analýzy atd.? 

tec.news: Sdružení IDTA (Industrial Digital Twin Association) si vytyčilo za úkol standardizovat funkční popis digitálního dvojčete s digitální obálkou komponent výroby. Jak hodnotíte tyto snahy o standardizaci?

T. Hauschke: Již delší dobu spolupracujeme v rámci systému ECLASS (viz text v rámečku) na vytvoření základu pro tento systém v souladu s popisem IDTA pro digitální dvojče. Proto máme velký zájem podílet se na tvorbě těchto otevřených standardů a aktivně se do tohoto procesu zapojit. Domnívám se, že je to ideální způsob, jak vytvářet referenční aplikace a tvořit modely dílů tak, aby teoretický koncept mohl být rozšířen o praktické zkušenosti. Je otázkou budoucnosti, kam až budeme moci zajít. Rozhodující roli bude hrát způsob, jakým budou společnosti tyto znalosti implementovat. Digitální obálka komponent výroby představuje zcela nový informační model. Procesy popisu a dokumentace tohoto modelu se značně liší od přístupu používaného v posledních 50 letech. Zejména proto, že existuje mnoho systémů z minulosti, bude jakýkoli přechod trvat velmi dlouho. Pro nové systémy je to opravdu nezbytný a důležitý krok.

tec.news: Bude činnost ECLASS a IDTA v budoucnu koordinována?

T. Hauschke: Společnost ECLASS a sdružení IDTA vzájemně spolupracují.  Dosáhli jsme značného pokroku v tom, že informační model ECLASS je základní součástí systému digitální obálky komponent výroby, pokud jde o způsob klasifikace a popisu zařízení. Společnost ECLASS odpovídajícím způsobem upravila informační model a doplnila takzvanou aplikační třídu zařízení, což představuje ideální kombinaci. Nejedná se o proprietární formát, protože systém ECLASS standardně splňuje požadavky normy IEC a je strojově čitelný. Pokud bych neměl tento základ pro komunikaci mezi stroji, nepomohl by mi ani ten nejlepší informační systém. V tomto směru úzce spolupracujeme se sdružením IDTA. Zde je nutné zmínit například digitální typový štítek, který je sémanticky úzce koordinován z obou stran.

tec.news: Jak se díváte na aspekt aktivní digitální obálky komponent výroby z pohledu ECLASS?

T. Hauschke: Podle mého názoru je zde spoustu bodů k vyjasnění, protože v současné době existuje mnoho různých přístupů k reálným datům. V současné době zde pozorujeme velmi dynamickou situaci. Za společnost ECLASS, mohu říci, že vše, co dnes mapujeme, bude použito v podobě 1:1 u digitálního dvojčete. Máme velmi dobré předpoklady k tomu, abychom tyto informace začlenili do klasifikačního systému a sémantiky tak, aby je bylo možné přenášet a využívat.